特許 6273195 センサパッケージ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6273195

(24)【登録日】2018年1月12日

(45)【発行日】2018年1月31日

(54)【発明の名称】センサパッケージ

(51)【国際特許分類】

   G01L 9/00 20060101AFI20180122BHJP

   H01L 29/84 20060101ALI20180122BHJP

【ＦＩ】

   G01L9/00 301G

   H01L29/84 A

   H01L29/84 B

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-248757(P2014-248757)

(22)【出願日】2014年12月9日

(65)【公開番号】特開2016-109606(P2016-109606A)

(43)【公開日】2016年6月20日

【審査請求日】2017年1月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプス電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(74)【代理人】

【識別番号】100120204

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 巌

(74)【代理人】

【識別番号】100108006

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 昌弘

(74)【代理人】

【識別番号】100135183

【弁理士】

【氏名又は名称】大窪 克之

(72)【発明者】

【氏名】矢澤 久幸

(72)【発明者】

【氏名】朝比奈 宏行

(72)【発明者】

【氏名】大川 尚信

(72)【発明者】

【氏名】臼井 学

(72)【発明者】

【氏名】石曽根 昌彦

(72)【発明者】

【氏名】遁所 淳

【審査官】 公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−２６１８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２６１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３１００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２９９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３６１３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１６０１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１９９７７７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ７／００−２３／３２

Ｇ０１Ｌ ２７／００−２７／０２

Ｈ０１Ｌ ２９／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検知部を内部に収容する収容空間を有するケースを備え、
前記収容空間は、底壁から上へ延びる複数の側壁に囲まれるように形成され、その上部に開口部を有し、
前記検知部は、前記収容空間内に設けたパッド部に対して、ワイヤボンディングによって電気的に接続されて、
前記側壁のうち、少なくとも互いに対向する１組の側壁において、前記収容空間の内側に突出するようにリブ部がそれぞれ設けられており、
前記パッド部は、前記リブ部が設けられた前記側壁のうちの前記リブ部が設けられていない位置に対応する領域に設けられ、
前記リブ部は、前記側壁において、２つの前記パッド部に挟まれるように設けられていることを特徴とするセンサパッケージ。

【請求項2】

前記側壁は、上へ向かうほど外側へ広がる階段状部分を有し、
前記階段状部分に前記パッド部と前記リブ部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のセンサパッケージ。

【請求項3】

前記収容空間の開口部を覆う蓋部材を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサパッケージ。

【請求項4】

前記蓋部材はＩＣ基板であることを特徴とする請求項３に記載のセンサパッケージ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、小型化・低背化可能であり、かつ、外力がかかったときにも出力が安定しているセンサパッケージに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、センサを搭載する製品の小型化や薄型化の要求にともなって、センサをさらに小型化・低背化することが求められている。しかしながら、例えばＩＣチップとセンサチップを同一基板上に並べて配置した従来のセンサの構成では、各構成部材の小型化が必要になるという問題がある。

【0003】

特許文献１には、蓋部材によって上面が真空気密封止されたパッケージ部材の凹部の底面に、センサ本体が接合された半導体圧力センサが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−３１００５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

センサは、小型化や低背化が求められるだけでなく、外部機器への取り付けや半田付けなどの工程において外部から力が加えられたときに歪応力が発生しても、センサからの出力が安定していることが求められている。

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の半導体圧力センサにおいては、蓋部材が接合される凹部の周縁部は平面視四辺形の上下左右が略対称な枠形状をなしており、かつ、その壁厚が薄いため、外部から力が加えられたときに変形しやすい。また、センサパッケージの中央は、外部から力が加えられたときに発生する歪み応力が伝わりにくいことから、センサパッケージの中央にセンサチップを配置すれば、センサの出力に対する歪み応力の影響を低減させることができるが、センサパッケージを小型化・低背化させると、センサパッケージの外縁から中央までの距離が短くなり、歪み応力がセンサチップに伝わりやすくなってしまう。このため、外力に起因して発生する歪み応力によってセンサからの出力が変動しやすいという問題があった。

【0007】

そこで本発明は、小型化・低背化を図るとともに、センサパッケージに外力がかかって歪応力が生じても、検知部からの出力の変動を抑制できるセンサパッケージ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】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明のセンサパッケージは、検知部を内部に収容する収容空間を有するケースを備え、収容空間は、底壁から上へ延びる複数の側壁に囲まれるように形成され、その上部に開口部を有し、検知部は、収容空間内に設けたパッド部に対して、ワイヤボンディングによって電気的に接続されて、側壁のうち、少なくとも互いに対向する１組の側壁において、収容空間の内側に突出するようにリブ部がそれぞれ設けられており、前記パッド部は、前記リブ部が設けられた前記側壁のうちの前記リブ部が設けられていない位置に対応する領域に設けられ、
前記リブ部は、前記側壁において、２つの前記パッド部に挟まれるように設けられていることを特徴としている。

【0009】

これにより、センサパッケージに対して外力が加わっても歪応力が発生しづらくなるため、検知部からの出力が外力によって変動することを抑えることが可能となる。

【0011】

また、収容空間を効率的に使うことができるため、センサパッケージを小型化することができる。

【0013】

さらに、応力分布を底壁に平行なＸＹ平面において対称的にすることができるため、歪みが集中することを防ぐことができる。

【0014】

本発明のセンサパッケージにおいて、側壁は、上へ向かうほど外側へ広がる階段状部分を有し、階段状部分にパッド部とリブ部が設けられていることが好ましい。

【0015】

これにより、ワイヤボンディング可能な収容空間を形成できるとともに、収容空間を効率的に使ってセンサパッケージを小型化することができる。

【0016】

本発明のセンサパッケージにおいて、収容空間の開口部を覆う蓋部材を備えることが好ましい。

【0017】

これにより、ケースの強度が高まることにより外力による歪み応力の発生を抑えることができるとともに、検知部を保護することができる。

【0018】

本発明のセンサパッケージにおいて、蓋部材はＩＣ基板であることが好ましい。
これにより、構成材料を減らすことができ、ＩＣ基板を収容するための収容空間を減らすことができるため、小型化・低背化を図ることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によると、小型化・低背化を実現できるとともに、センサパッケージに対して外力がかかっても、その影響が内部の検知部に及び難くし、検知部からの出力の安定化に資することのできるセンサパッケージを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】基本形態に係るセンサパッケージの構成を示す、上面側から見た斜視図である。

【図2】図１のセンサパッケージからＩＣ基板を外した状態を示す斜視図である。

【図3】図２に示す構成を簡略化して表示した平面図である。

【図4】ＩＣ基板を簡略化して表示した底面図である。

【図5】図１のＶ−Ｖ’線における断面を簡略化して表示した図である。

【図6】実施形態に係るセンサパッケージの構成を示す斜視図である。

【図7】図６のセンサパッケージからＩＣ基板を外した状態を示す斜視図である。

【図8】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線における断面を簡略化して表示した図である。

【図9】（Ａ）は実施形態のセンサパッケージを簡略化して示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すセンサパッケージにおいてリブ部を設けていない比較例１を示す平面図である。

【図10】（Ａ）は実施形態のセンサパッケージを下面側から見た斜視図、（Ｂ）は比較例２のセンサパッケージを下面側から見た斜視図である。

【図11】実施形態と比較例１について行ったシミュレーション結果を示す図である。

【図12】（Ａ）、（Ｂ）はシミュレーションの条件を示す側面図であって、（Ａ）はＹ１−Ｙ２方向から見た図、（Ｂ）はＸ１−Ｘ２方向から見た図である。

【図13】実施形態と比較例１のセンサパッケージの圧力検知部からの出力を示すグラフである。

【図14】（Ａ）、（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示す実施形態のセンサパッケージについて行ったシミュレーション結果を示し、（Ｃ）、（Ｄ）は図１０（Ｂ）に示す比較例２のセンサパッケージについて行ったシミュレーション結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態に係るセンサパッケージについて図面を参照しつつ詳しく説明する。以下の説明では、検知部として圧力検知部を用いた例を挙げるが、これに代えて、又は、圧力検知部に加えて、収容空間内に、温度検知部や湿度検知部を配置してもよい。

【0022】

＜基本形態＞
図１は、基本形態に係るセンサパッケージ１０の構成を示す、上面側から見た斜視図である。図２は、センサパッケージ１０からＩＣ基板４０を外した状態を示す斜視図である。図３は、図２に示す構成を簡略化して表示した平面図である。図４は、ＩＣ基板４０を簡略化して表示した底面図である。図５は、図１のＶ−Ｖ’線における断面を簡略化して表示した図である。以下、各図に示すＺ１方向を上方向、Ｚ２方向を下方向として説明する。各図に示す、Ｘ１−Ｘ２方向とＹ１−Ｙ２方向は、互いに直交するとともに、Ｚ１−Ｚ２方向に直交する方向である。ＸＹ平面は、Ｚ１−Ｚ２方向に直交する面である。

【0023】

センサパッケージ１０は、図５に示すように、外気に接して検知動作を行う検知部である圧力検知部２０と、ケース３０と、ＩＣ基板４０とを備える。

【0024】

圧力検知部２０は、例えばダイアフラムゲージであって、ダイアフラムに加わる圧力を静電容量の変化や歪みゲージを用いて検知するセンサである。圧力検知部２０は、図５に示すように、ケース３０の収容空間３０ｓ内に収容され、底面２２がケース３０の収容空間３０ｓの底面３６に対して、ダイボンド樹脂によって固定される。また、圧力検知部２０は、図３に示すように、平面視四角形の上面２１の四隅に導電性材料（例えば金）からなる、４つの第１パッド部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄがそれぞれ設けられており、これらの第１パッド部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄから検知結果が出力される。

【0025】

ケース３０は、非導電性材料（例えばセラミックス）からなり、図３又は図５に示すように、ＸＹ平面に沿った矩形の底壁３０ｗと、この底壁３０ｗの４辺から上へ延びる４つの側壁３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄと、を備える。４つの側壁３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄは、上へ向かうほど外側へ階段状に広がるように形成された、中段と上段からなる二段構造を備え、上部に開口部３０ａを有する。これにより、ケース３０内に、底壁３０ｗの上面の中央において側壁が形成されていない底面３６と、４つの側壁３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄとによって、圧力検知部２０を収容する収容空間３０ｓが形成される。ＸＹ平面において底面３６より外側に位置する、側壁の最上面（上段面）と底面３６との間の段差である中段面３４（パッド形成面）には、ＸＹ平面の四隅に、導電性材料（例えば金）からなる４つの第２パッド部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄがそれぞれ形成されている。４つの第２パッド部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは、４つの第１パッド部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄにそれぞれ対応するように、ＸＹ平面において第１パッド部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄの外側近傍にそれぞれ配置されている。

【0026】

なお、第１パッド部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、及び、第２パッド部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは、４つずつ設けるのではなく、２つずつであってもよい。この場合は、Ｘ１−Ｘ２方向に沿って２つずつ、対応する位置に設けることが好ましい。

【0027】

また、ケース３０には、ＸＹ平面において中段面３４よりも外側に位置する最上面（上段面）であるバンプ形成面３１に、Ｘ１−Ｘ２方向の両端部に６つの第１バンプ３３がそれぞれ設けられている。この第１バンプ３３は、例えば金のめっきによってＺ１方向に所定量突出するように形成され、Ｙ１−Ｙ２方向において一定の間隔で配置されている。

【0028】

ここで、第１バンプ３３の配置方向（Ｙ１−Ｙ２方向）は、第１パッド部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ及び第２パッド部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄの配置方向（Ｘ１−Ｘ２方向）と直交している。別言すると、ケース３０において、第１バンプ３３は、Ｘ１−Ｘ２方向の両端の２辺に沿って配置されているのに対して、第２パッド部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは、Ｙ１−Ｙ２方向の両端の２辺に沿って配置されている。このような配置により、第１パッド部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄから対応する第２パッド部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄへのワイヤボンディングのための領域を広くとることができる。

【0029】

図２及び図３に示すように、ケース３０の４つの側壁のうち、互いに対向する１組の側壁３９ａ、３９ｃには、リブ部６１、６２がそれぞれ設けられている。リブ部６１、６２は、側壁３９ａ、３９ｃのＸ１−Ｘ２方向の中央、別言すると対向する２辺の中央において、側壁３９ａ、３９ｃからケース３０の内側に突出するように設けられている。リブ部６１、６２は、図５に示すように、中段面３４からバンプ形成面３１まで延びるように形成され、Ｙ１−Ｙ２方向における厚みは一定である。

【0030】

このように設けたリブ部６１は、Ｚ１−Ｚ２方向から見た平面視において、２つの第２パッド部３５ａ、３５ｂに挟まれている。別言すると、２つの第２パッド部３５ａ、３５ｂは、リブ部６１が設けられた側壁３９ａのうち、リブ部６１が設けられていない位置に対応する領域６３、６４にそれぞれ設けられている（図３）。同様に、リブ部６２は、Ｚ１−Ｚ２方向から見た平面視において、２つの第２パッド部３５ｃ、３５ｄに挟まれており、２つの第２パッド部３５ｃ、３５ｄは、リブ部６１が設けられた側壁３９ｃのうち、リブ部６１が設けられていない位置に対応する領域６５、６６にそれぞれ設けられている。

【0031】

ここで、リブ部は、側壁３９ｂ、３９ｄにも設けると、センサパッケージ１０が外力を受けたときの圧力検知部２０からの出力の変動を抑制しやすくなるため好ましい。

【0032】

図５に示すように、ケース３０の底面３２（底壁３０ｗの下面）のＸＹ平面には、導電性材料（例えば金）からなる出力パッド３７がそれぞれ形成されている。

【0033】

ＩＣ基板４０は、圧力検知部２０による検知結果に基づいて、デジタル出力用のデータを作成する演算部を有する。演算部は集積回路であり、下面４２側に配置される。この演算部は、ＩＣ基板４０に設けられた温度センサによる検知結果に基づいて、圧力検知部２０による検知結果を補正する。ＩＣ基板４０の下面４２には、Ｘ１−Ｘ２方向の両端部に６つの第２バンプ４３がそれぞれ設けられている。第２バンプ４３は、例えば金のめっきによって形成され、Ｚ２方向に所定量突出するように形成され、ケース３０に設けた、複数の第１バンプ３３に対応するように、Ｙ１−Ｙ２方向において一定の間隔で配置されている。

【0034】

ＩＣ基板４０は、蓋部材として、ケース３０の収容空間３０ｓの開口部３０ａを覆うように、上面４１がＺ１方向上側になるように、ケース３０上に配置される。このとき、互いに対応する位置に設けた、１２個の第１バンプ３３と１２個の第２バンプ４３がそれぞれ金ボールを介してＩＣ基板４０を配置し、超音波溶融によって互いに固定する。第１バンプ３３と第２バンプ４３は、ＩＣ基板４０側又はケース３０側へ突出しているため、隣り合う第１バンプ３３の間隔、及び、隣り合う第２バンプ４３の間隔に隙間１０ｃ（図５）が形成され、この隙間１０ｃからケース３０の収容空間３０ｓ内へ外気が導入される。したがって、ＩＣ基板４０を配置することによって収容空間３０ｓ内に配置された圧力検知部２０を保護できるとともに、収容空間３０ｓ内を外気と同じ気圧にできるため、正確な圧力測定を行うことができる。

【0035】

ここで、第１バンプ３３と第２バンプ４３の一方を、Ｚ１−Ｚ２方向に突出しない平面状の金属面、例えばアルミニウム面としてもよい。

【0036】

図３に示すように、圧力検知部２０の４つの第１パッド部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄとケース３０の４つの第２パッド部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは、ワイヤボンディングのワイヤ５１によって対応するパッド部同士が電気的に接続される。例えば、ＸＹ平面の左上に配置された、第１パッド部２３ａと第２パッド部３５ａが互いに接続される。４つの第２パッド部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは、図５に示すように、ケース３０の内部に形成した４本の第１導通路５２によって対応する位置の第１バンプ３３にそれぞれ電気的に接続されている。上述のように第１バンプ３３と対応する位置の第２バンプ４３が互いに接続されているため、圧力検知部２０の第１パッド部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄからの出力は、ケース３０の第１導通路５２を介してＩＣ基板４０へ出力される。

【0037】

また、ケース３０には、それぞれの第１バンプ３３に対応する位置に、第１導通路５２とは独立した、第２導通路５３が形成されている。この第２導通路５３は、それぞれ、一端が対応する位置の第１バンプ３３と電気的に導通しており、他端が出力パッド３７に電気的に導通している。これにより、ＩＣ基板４０による処理結果が出力パッド３７へ出力され、出力パッド３７へ外部機器を接続することによって、ＩＣ基板４０による処理結果を取り出すことができる。

【0038】

ここで、第１導通路５２及び第２導通路５３は、ケース３０にスルーホールを形成し、このスルーホール内に導電性材料として、例えばタングステン、モリブデンを充填することによって形成する。

【0039】

＜実施形態＞
つづいて、本発明の実施形態について説明する。図６は、実施形態に係るセンサパッケージ１１０の構成を示す斜視図である。図７は、図６のセンサパッケージ１１０からＩＣ基板４０を外した状態を示す斜視図である。図８は、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線における断面を簡略化して表示した図である。

【0040】

センサパッケージ１１０においては、ケース１３０が、ＩＣ基板４０の側面４４を囲む保護壁部１３８を備える点が上記基本形態と異なる。その他の構成は基本形態と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。

【0041】

保護壁部１３８は、ＸＹ平面においてバンプ形成面１３１の外側においてＺ１方向に延びるように形成され、平面視四角形のＩＣ基板４０の４つの側面４４を囲むように配置される。この保護壁部１３８と、ＩＣ基板４０の側面４４との間には、外気の導入が可能な隙間１１０ｄが形成されている。また、保護壁部１３８の上面１３８ａと、ＩＣ基板４０の上面４１のＺ１方向の位置は同一である。

【0042】

図７又は図８に示すように、ケース１３０は、上記基本形態のケース３０と同様に、非導電性材料からなり、ＸＹ平面に沿った矩形の底壁１３０ｗと、この底壁１３０ｗの４辺から上へ延びる４つの側壁１３９ａ、１３９ｂ、１３９ｃ、１３９ｄと、を備え、これらの側壁１３９ａ、１３９ｂ、１３９ｃ、１３９ｄは、上へ向かうほど外側へ階段状に広がるように形成された、中段、上段、保護壁部１３８の上面１３８ａからなる三段構造を備え、上部に開口部１３０ａを有する。

【0043】

図７に示すように、ケース１３０の４つの側壁１３９ａ、１３９ｂ、１３９ｃ、１３９ｄのうち、互いに対向する１組の側壁１３９ａ、１３９ｃには、リブ部１６１、１６２がそれぞれ設けられている。リブ部１６１、１６２は、上記基本形態のリブ部６１、６２と同様に、側壁１３９ａ、１３９ｃのＸ１−Ｘ２方向の中央において、ケース１３０の内側に突出するように設けられている。

【0044】

ここで、本実施形態における、隙間１１０ｃ、収容空間１３０ｓ、バンプ形成面１３１、底面１３２、第１バンプ１３３、中段面１３４、底面１３６、出力パッド１３７、第１導通路１５２、及び第２導通路１５３は、上記基本形態における、隙間１０ｃ、収容空間３０ｓ、バンプ形成面３１、底面３２、第１バンプ３３、中段面３４、底面３６、出力パッド３７、第１導通路５２、及び第２導通路５３にそれぞれ対応するため、詳細な説明は省略する。また、本実施形態においては、上記基本形態の第２パッド部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄに対応する４つの第２パッド部が設けられ、図８において第２パッド部１３５ａ、１３５ｂを示している。

【0045】

本実施形態においては、ＩＣ基板４０の側面４４を囲む保護壁部１３８を備えるため、ＩＣ基板４０を外部からのダメージから保護することができる。
なお、その他の作用、効果は上記基本形態と同様である。

【0046】

図９（Ａ）は図６〜図８に示す実施形態のセンサパッケージ１１０を簡略化して示す平面図、（Ｂ）は図９（Ａ）に示すセンサパッケージ１１０においてリブ部１６１、１６２を設けていない比較例１を示す平面図である。図１０（Ａ）は実施形態のセンサパッケージ１１０を下面側から見た斜視図、（Ｂ）は比較例２のセンサパッケージを下面側から見た斜視図である。図１１は、実施形態と比較例１について行ったシミュレーション結果を示す図である。図１１（Ａ）〜（Ｆ）は、上記実施形態について行ったシミュレーション結果を示し、（Ｇ）〜（Ｌ）は比較例１について行ったシミュレーションを示す。図１１は応力分布（単位Ｎ／ｍ^２）を示しており、濃度が最も高い表示は１．５×１０^５Ｎ／ｍ^２を示しており、表示濃度が薄くなるほど応力は小さくなる。この表示は図１４においても同様である。

【0047】

図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｇ）、（Ｈ）は、センサパッケージにおけるＸ１−Ｘ２方向の中心線を軸として曲げ圧力を加えた場合に、センサパッケージに生じる応力の分布を示す図である。図１１（Ａ）、（Ｇ）は、センサパッケージをＺ１方向上側から見た図であり、図１１（Ｂ）、（Ｈ）は、Ｚ２方向下側から見た図である。

【0048】

図１１（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｉ）、（Ｊ）は、センサパッケージにおけるＹ１−Ｙ２方向の中心線を軸として曲げ圧力を加えた場合に、センサパッケージに生じる応力の分布を示す図である。図１１（Ｃ）、（Ｉ）は、センサパッケージをＺ１方向上側から見た図であり、図１１（Ｄ）、（Ｊ）は、Ｚ２方向下側から見た図である。

【0049】

図１１（Ｅ）、（Ｋ）は、センサパッケージにおけるＸ１−Ｘ２方向の中心線を軸として曲げ圧力を加えた場合に、圧力検知部と底壁に生じる応力の分布を示す図である。

【0050】

図１１（Ｆ）、（Ｌ）は、センサパッケージにおけるＹ１−Ｙ２方向の中心線を軸として曲げ圧力を加えた場合に、圧力検知部と底壁に生じる応力の分布を示す図である。

【0051】

図１２（Ａ）、（Ｂ）は、図１１と図１４のシミュレーションの条件を示す側面図であって、図１２（Ａ）はＹ１−Ｙ２方向から見た図、（Ｂ）はＸ１−Ｘ２方向から見た図である。シミュレーションにおいては、対象となるセンサパッケージＳは基板Ｂの中央に半田付けして固定される。この基板Ｂは、一般的にＲＦ４と呼ばれるガラスエポキシ材料であり、Ｘ１−Ｘ２方向の両端部が、Ｙ１−Ｙ２方向に延びる２本の棒状の固定治具Ｒ１、Ｒ２で支持されており、Ｘ１−Ｘ２方向の長さ１５ｍｍ、Ｙ１−Ｙ２方向の長さ１５ｍｍ、Ｚ１−Ｚ２方向の厚さ１ｍｍの形状を備える。シミュレーションでは、図１２（Ａ）に示すように、基板ＢのＸ１−Ｘ２方向の両端面Ｂ１、Ｂ２からの距離Ｌが２．５ｍｍの位置のライン上に１００Ｎの力をそれぞれ加えたときにセンサパッケージＳに発生する応力（ミーゼス応力）を算出している。ここで、１００Ｎの力を加える位置は、Ｘ１−Ｘ２方向において固定治具Ｒ１、Ｒ２よりも内側である。

【0052】

図１１（Ａ）〜（Ｆ）と、図１１（Ｇ）〜（Ｌ）とを対比して分かるように、リブ部１６１、１６２を設けた形態（図１１（Ａ）〜（Ｆ））の方が、リブ部を設けない形態（図１１（Ｇ）〜（Ｌ））よりも、応力が高くなる範囲が小さくなっており、特に、圧力検知部２０及びその周辺での応力分布に大きな違いが見られる。このような違いは、センサパッケージのＸ１−Ｘ２方向又はＹ１−Ｙ２方向に曲げ圧力を加えた、いずれの場合にも現れているが、特に、リブ部を設けない形態のセンサパッケージにＹ１−Ｙ２方向の曲げ圧力を加えた場合（図１１（Ｉ）、（Ｌ））には、圧力検知部２０及びその周囲の広い範囲に最大応力が発生している。これに対して、リブ部１６１、１６２を設けた形態では、図１１（Ｅ）、（Ｆ）に示すように、圧力検知部２０に発生する応力は最小又はそれに近い小さな値となっている。このため、リブ部１６１、１６２を設けることにより、センサパッケージ１１０に外力が加わっても圧力検知部２０への影響を小さくすることができ、これにより、圧力検知部２０からの出力を安定化できることが分かる。

【0053】

図１３は、センサパッケージの圧力検知部からの出力を示すグラフである。横軸の「リブ有」は図９（Ａ）に示す実施形態のセンサパッケージ１１０からの出力を示し、「リブ無し」は図９（Ｂ）に示す比較例１のセンサパッケージからの出力を示す。縦軸の出力変動（単位Ｐａ）（Ｎ／ｍ^２）は、センサパッケージに圧力を加えていない状態を０Ｐａとしたときの圧力の変化を示している。「Ｙ方向」は、センサパッケージにおけるＹ１−Ｙ２方向の中心線を軸として曲げ圧力を加えた場合の出力変動を示し、「Ｘ方向」は、センサパッケージにおけるＸ１−Ｘ２方向の中心線を軸として曲げ圧力を加えた場合の出力変動を示している。

【0054】

図１３から分かるように、リブ部１６１、１６２を設けた形態「リブ有」では、Ｘ１−Ｘ２方向又はＹ１−Ｙ２方向のいずれに圧力を加えた場合でも出力変動を小さく抑えることができている。さらに、この形態では、圧力を加える方向に拘わらずほぼ一定の出力変動値を実現しているため、出力値を初期補正することによって、外力による影響を抑えた出力値を提供することが可能となる。これに対して、リブ部を設けていない形態「リブ無し」では、Ｘ１−Ｘ２方向に圧力を加えた場合に出力変動が大きくなっており、さらに、圧力を加える方向によって出力変動値に大きな違いが生じている。このため、外力の影響により圧力検知部２０からの出力が不安定となることが分かった。

【0055】

ここで、図１１及び図１３においては、実施形態と比較例１についてのシミュレーション結果を示したが、圧力検知部２０からの出力の安定性については、図１〜図５に示す基本形態のセンサパッケージについても同様である。

【0056】

図１４（Ａ）、（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示す基本形態のセンサパッケージ１１０について行ったシミュレーション結果を示し、（Ｃ）、（Ｄ）は図１０（Ｂ）に示す比較例２のセンサパッケージ２１０について行ったシミュレーション結果を示す。図１０（Ａ）に示すセンサパッケージ１１０においては、底面３２のＸ１−Ｘ２方向に延びる辺１３０ｂと出力パッド１３７との最短距離はＬ１１であり、Ｙ１−Ｙ２方向に延びる辺１３０ｃと出力パッド１３７との最短距離はＬ１２である。図１０（Ｂ）に示すセンサパッケージ２１０においては、Ｘ１−Ｘ２方向に延びる辺１３０ｂと出力パッド２３７との最短距離は、上記距離Ｌ１１より小さなＬ２１であり、Ｙ１−Ｙ２方向に延びる辺１３０ｃと出力パッド２３７との最短距離は上記距離Ｌ１２より小さなＬ２２である。すなわち、図１０（Ｂ）に示すセンサパッケージ２１０では、図１０（Ａ）に示すセンサパッケージ１１０に対して、出力パッドが底面３２上においてより外側に配置されている。ここで、ＸＹ平面において、出力パッド２３７はバンプ形成面１３１にほぼ対応した領域に配置されており、出力パッド１３７は底面１３６に対応する範囲よりも外側に配置されている。ここで、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すセンサパッケージ１１０、２１０において、出力パッドの位置以外の構成は同一である。

【0057】

図１４（Ａ）〜（Ｄ）は、センサパッケージにおけるＹ１−Ｙ２方向の中心線を軸として曲げ圧力を加えた場合の応力分布をＺ１方向上側から見た図であり、応力分布（単位Ｎ／ｍ^２）を示しており、濃度が最も高い表示は１．５×１０^５Ｎ／ｍ^２を示している。図１４（Ａ）、（Ｃ）は、センサパッケージ１１０、２１０に生じる応力の分布を示す図であり、図１４（Ｂ）、（Ｄ）は、圧力検知部２０に生じる応力の分布を示す図である。

【0058】

図１４（Ａ）、（Ｂ）と、図１４（Ｃ）、（Ｄ）とを比較して分かるように、出力パッドをケース３０の底面３２の内側に配置した形態（図１０（Ａ）、図１４（Ａ）、（Ｂ））の方が、外側に配置した形態（図１０（Ｂ）、図１４（Ｃ）、（Ｄ））よりも、応力の高い範囲が小さくなっており、外側に配置した形態では、圧力検知部２０及びその周辺において高い応力を示している。これにより、ケース１３０の構造に対して、出力パッドの配置を最適化することによって、圧力検知部２０からの出力を安定化できることが分かる。

【0059】

ここで、図１４においては、実施形態と比較例２についてのシミュレーション結果を示したが、圧力検知部２０からの出力の安定性については、図１〜５に示す基本形態のセンサパッケージについても同様である。

【0060】

以上のように構成されたことから、上記基本形態によれば、次の効果を奏する。これは、実施形態においても同様である。

【0061】

（１）互いに対向する側壁３９ａ、３９ｃにおいて、対向辺の略中央に、内側に突出するようにリブ部６１、６２をそれぞれ設けたことにより、センサパッケージに対して外力が加わっても歪応力が発生しづらくなることから、圧力検知部２０からの出力が外力によって変動することを抑えることが可能となる。

【0062】

（２）第２パッド部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄを、側壁３９ａ、３９ｃのうちリブ部６１、６２が設けられていない位置に対応する領域６３、６４、６５、６６にそれぞれ設けている。これにより、収容空間３０ｓを効率的に使うことができるため、センサパッケージを小型化することができる。

【0063】

（３）リブ部６１、６２を、２つの第２パッド部に挟まれるようにそれぞれ設けているため、収容空間３０ｓ内において、リブ部６１、６２をＸ１−Ｘ２方向中央に配置し、かつ、２つの第２パッド部を対称的に配置できる。これにより、応力分布をＸＹ平面において対称的にすることができるため、歪みが集中することを防ぐことができる。

【0064】

（４）側壁３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄを、上へ向かうほど外側へ広がる階段状部分を有する構成とし、階段状部分の中段面上に第２パッド部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄとリブ部６１、６２を設けているため、ワイヤボンディング可能な収容空間３０ｓを形成できるとともに、収容空間３０ｓを効率的に使ってセンサパッケージを小型化することができる。

【0065】

（５）収容空間３０ｓの開口部３０ａを覆う蓋部材を備えるため、ケース３０の強度が高まることにより外力による歪み応力の発生を抑えることができるとともに、圧力検知部２０を保護することができる。

【0066】

（６）蓋部材をＩＣ基板４０で構成することにより、構成材料を減らすことができ、また、ＩＣ基板４０を収容するための収容空間を減らすことができるとともに、センサパッケージの平面サイズをＩＣ基板と同等の大きさまで小さくすることができ、これにより小型化・低背化を図ることができる。

【0067】

本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0068】

以上のように、本発明に係るセンサパッケージは、小型であり、かつ、外力の影響を抑えた安定した検知出力が可能である。

【符号の説明】

【0069】

１０、１１０ センサパッケージ
２０ 圧力検知部
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ 第１パッド部
３０、１３０ ケース
３０ａ、１３０ａ 開口部
３０ｓ、１３０ｓ 収容空間
３０ｗ、１３０ｗ 底壁
３１、１３１ パンプ形成面
３３、１３３ 第１バンプ
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ 第２パッド部
３７ 出力パッド
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ 側壁
４０ ＩＣ基板
４３ 第２バンプ
５１ ワイヤ
６１、６２ リブ部
６３、６４、６５、６６ 領域
１３５ａ、１３５ｂ 第２パッド部
１３８ 保護壁部
１６１、１６２ リブ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】