特許 6445295 センサ装置およびその製造方法

(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】6445295

(24)【登録日】2018年12月7日

(45)【発行日】2018年12月26日

(54)【発明の名称】センサ装置およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01L 19/14 20060101AFI20181217BHJP

【ＦＩ】

   G01L19/14

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-206040(P2014-206040)

(22)【出願日】2014年10月7日

(65)【公開番号】特開2016-75576(P2016-75576A)

(43)【公開日】2016年5月12日

【審査請求日】2017年8月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000191238

【氏名又は名称】新日本無線株式会社

(72)【発明者】

【氏名】緒方 敏洋

(72)【発明者】

【氏名】平 知晃

(72)【発明者】

【氏名】寺崎 敏史

(72)【発明者】

【氏名】高崎 真吾

【審査官】 公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０３１４０９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−２５０８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−３０２３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２１８３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２７４５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０７２４１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ７／００−２３／３２

Ｇ０１Ｌ ２７／００−２７／０２

Ｈ０１Ｌ ２９／８４

Ｈ０１Ｌ ２１／７８

Ｈ０１Ｌ ２３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材表面に電極パターンが形成された実装基板上にセンサチップを実装し、樹脂封止したセンサ装置において、
前記実装基板は、チップ実装面に前記センサチップ表面に形成された電極と接続するセンサチップ電極接続部と、該センサチップ電極接続部に囲まれた部分に形成された前記基材を貫通する貫通孔と、該貫通孔と前記センサチップ電極接続部との間に樹脂堰き止め部とを備え、前記チップ実装面の裏面側の外部実装面に外部接続部を備え、
前記樹脂堰き止め部の高さが、該樹脂堰き止め部と前記センサチップ電極接続部との間の前記基材表面の高さより高く形成されていることにより、該基材表面と前記樹脂堰き止め部との間に段部が形成され、
前記センサチップ電極接続部と前記センサチップ表面に形成された電極が接続され、
前記チップ実装面表面の前記実装基板および前記センサチップ上が封止樹脂により被覆され、前記センサチップ表面と前記実装基板表面の前記段部との間に前記封止樹脂の一部が入り込んでいるとともに、前記センサチップ表面と前記樹脂堰き止め部との間に空間が残り、該空間は前記貫通孔によりセンサ装置外部と連通するように封止されていることを特徴とするセンサ装置。

【請求項2】

センサチップを基材表面に電極パターンが形成された実装基板に実装し、樹脂封止するセンサ装置の製造方法であって、チップ実装面に、前記センサチップ表面に形成された電極と接続されるセンサチップ電極接続部と、該センサチップ電極接続部に囲まれ、前記基材を貫通する貫通孔の一方の開口部が開口し、該貫通孔と前記センサチップ電極接続部との間に樹脂堰き止め部とを備え、該樹脂堰き止め部と前記センサチップ電極接続部との間に前記基材表面が露出することにより段部が形成され、前記チップ実装面の裏面側の外部実装面に、外部接続部を備え、前記貫通孔の他方の開口部が開口している実装基板を用意する工程と、前記センサチップ表面が、前記貫通孔に対向するように前記センサチップ電極接続部と前記センサチップ表面に形成された電極を接続する工程と、前記実装基板のチップ実装面に露出する前記実装基板および前記センサチップ上を被覆し、前記センサチップ表面と前記実装基板のチップ実装面との間に封止樹脂を注入するとともに、前記段部に前記封止樹脂が溜まり、前記センサチップ表面と前記樹脂堰き止め部との間に空間を残すように樹脂封止を行う工程と、前記実装基板の外部実装面側から、テープ材により前記外部実装面に開口する貫通孔を塞いだ状態で個片化する工程と、を含むセンサ装置の製造方法において、
前記樹脂封止を行う工程は、減圧状態で、前記実装基板のチップ実装面に露出する前記実装基板および前記センサチップ上を樹脂シートで被覆し、前記減圧状態を破り常圧状態にすることにより前記樹脂シートを加圧し、前記段部に前記封止樹脂が溜まり、前記センサチップ表面と前記樹脂堰き止め部との間に空間を残すように樹脂封止を行う工程であることを特徴とするセンサ装置の製造方法。

【請求項3】

センサチップを基材表面に電極パターンが形成された実装基板に実装し、樹脂封止するセンサ装置の製造方法であって、チップ実装面に、前記センサチップ表面に形成された電極と接続されるセンサチップ電極接続部と、該センサチップ電極接続部に囲まれ、前記基材を貫通する貫通孔の一方の開口部が開口し、該貫通孔と前記センサチップ電極接続部との間に樹脂堰き止め部とを備え、該樹脂堰き止め部と前記センサチップ電極接続部との間に前記基材表面が露出することにより段部が形成され、前記チップ実装面の裏面側の外部実装面に、外部接続部を備え、前記貫通孔の他方の開口部が開口している実装基板を用意する工程と、前記センサチップ表面が、前記貫通孔に対向するように前記センサチップ電極接続部と前記センサチップ表面に形成された電極を接続する工程と、前記実装基板のチップ実装面に露出する前記実装基板および前記センサチップ上を被覆し、前記センサチップ表面と前記実装基板のチップ実装面との間に封止樹脂を注入するとともに、前記段部に前記封止樹脂が溜まり、前記センサチップ表面と前記樹脂堰き止め部との間に空間を残すように樹脂封止を行う工程と、前記実装基板の外部実装面側から、テープ材により前記外部実装面に開口する貫通孔を塞いだ状態で個片化する工程と、を含むセンサ装置の製造方法において、
前記個片化する工程は、前記封止樹脂にダイシング用テープ材を貼り付ける工程を含み、前記個片化する工程の後、前記実装基板の外部実装面から前記テープ材を剥離し、前記貫通孔を通してセンサ装置内部の空間と外部とが連通した状態で、前記ダイシング用テープ材上に個片化したセンサ装置を整列配置する工程を含むことを特徴とするセンサ装置の製造方法。

【請求項4】

センサチップを基材表面に電極パターンが形成された実装基板に実装し、樹脂封止するセンサ装置の製造方法であって、チップ実装面に、前記センサチップ表面に形成された電極と接続されるセンサチップ電極接続部と、該センサチップ電極接続部に囲まれ、前記基材を貫通する貫通孔の一方の開口部が開口し、該貫通孔と前記センサチップ電極接続部との間に樹脂堰き止め部とを備え、該樹脂堰き止め部と前記センサチップ電極接続部との間に前記基材表面が露出することにより段部が形成され、前記チップ実装面の裏面側の外部実装面に、外部接続部を備え、前記貫通孔の他方の開口部が開口している実装基板を用意する工程と、前記センサチップ表面が、前記貫通孔に対向するように前記センサチップ電極接続部と前記センサチップ表面に形成された電極を接続する工程と、前記実装基板のチップ実装面に露出する前記実装基板および前記センサチップ上を被覆し、前記センサチップ表面と前記実装基板のチップ実装面との間に封止樹脂を注入するとともに、前記段部に前記封止樹脂が溜まり、前記センサチップ表面と前記樹脂堰き止め部との間に空間を残すように樹脂封止を行う工程と、前記実装基板の外部実装面側から、テープ材により前記外部実装面に開口する貫通孔を塞いだ状態で個片化する工程と、を含むセンサ装置の製造方法において、
前記樹脂封止を行う工程は、減圧状態で、前記実装基板のチップ実装面に露出する前記実装基板および前記センサチップ上を樹脂シートで被覆し、前記減圧状態を破り常圧状態にすることにより前記樹脂シートを加圧し、前記段部に前記封止樹脂が溜まり、前記センサチップ表面と前記樹脂堰き止め部との間に空間を残すように樹脂封止を行う工程であり、
前記個片化する工程は、前記封止樹脂にダイシング用テープ材を貼り付ける工程を含み、前記個片化する工程の後、前記実装基板の外部実装面から前記テープ材を剥離し、前記貫通孔を通してセンサ装置内部の空間と外部とが連通した状態で、前記ダイシング用テープ材上に個片化したセンサ装置を整列配置する工程を含むことを特徴とするセンサ装置の製造方法。

【請求項5】

請求項３または４のいずれか記載のセンサ装置の製造方法において、
前記ダイシング用テープ材上に整列配置した前記センサ装置に、前記センサチップがセンシングする物理量を印加して、前記センサ装置の特性テストを行う工程を含むことを特徴とするセンサ装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、湿度センサ、圧力センサ等のセンサ装置およびその製造方法に関し、特に湿度、圧力等をパッケージ内に導入する開口部を備えたセンサ装置およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、各種センサの小型化、軽量化に伴い、携帯用機器への搭載が進んでおり、スマートフォンやヘルスケア機器に温湿度計や気圧計が搭載されてきている。例えば、気圧を測定する圧力センサは、圧力センサチップを中空パッケージに実装し、パッケージの内部と外部を連通させるため、パッケージの一部に開口部を設ける構造となっている（例えば特許文献１）。

【0003】

ところで小型化、軽量化された半導体装置のパッケージを形成する場合、複数のチップを基板上に実装させた後、樹脂により一括封止し、樹脂と実装基板をダイシングソーを用いて切断するＭＡＰ（Mold Array Package）方式と呼ばれる方法を採用するのが生産性向上のためには好ましい。一般的に、ダイシングソーを用いて切断を行う場合、切断時に発生する熱を冷却するためにパッケージに冷却水をかけながら切断を行う必要がある。

【0004】

上記特許文献１では、切断方法について言及されていないが、ダイシングソーを用いて切断する方法では、パッケージの開口部からパッケージ内部に水や切削屑が入り込んでしまい好ましくない。

【0005】

このような問題を解消する方法として図９に示す圧力センサパッケージが提案されている。図９において、図９（ａ）は圧力センサパッケージの断面図、図９（ｂ）は圧力センサパッケージの蓋部を取り外したパッケージ内部の平面図、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＡ−Ａ´面の断面図を示している。図９に示すように、パッケージ本体３０内にセンサチップ３１が実装され、ワイヤによりセンサチップ３１の電極とパッケージの電極とが接続されている。センサチップ３１には、図９（ａ）に示すように真空状態の空間部からなるキャビティ３２が形成されており、ダイアフラム３３が、パッケージ本体３０と蓋部３４との間の空間３５の圧力に応じてゆがみ、ダイアフラム３３上に形成された図示しないピエゾ抵抗の抵抗値の変化から圧力を検出する構成となっている。また、パッケージ本体３０には、図９（ｂ）（ｃ）に示すように、パッケージ外部と連通する圧力導入孔３６が形成されている。

【0006】

ここで個片化の際、圧力導入孔３６から水、切削屑等の異物が流入するのを防止するため、パッケージ本体３０の底面側から、径を小さくした形状となっている。この種のパッケージは特許文献２に開示されており、図９に示す構造の他、圧力導入孔３６をパッケージ本体側面に形成するとともに、パッケージ内側から外側に向かった下がる傾斜面を形成する例や、圧力貫通孔に通気樹脂を充填する例も開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１１−６４５０９号公報

【特許文献1】特開２０１２−２０７９３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、従来提案されているセンサ用パッケージにおいて、圧力導入孔３６から水が侵入しないようにするためには、その直径を０．１ｍｍ程度と非常に小さくする必要がある。しかし圧力導入孔３６の径が小さくなると、センサ特性への影響が無視できなくなってしまう。

【0009】

また、空気を通し、水を通さない通気樹脂を圧力導入孔に充填することも提案されているが、通気樹脂の存在によって、応答スピード等特性への影響が懸念される。

【0010】

さらにまた、個片化の際、圧力導入孔３６に水、切削屑等の異物が混入するのを防止するため、パッケージ本体３０の底面側をダイシングテープ等に接着させると、特性テストを行う際には、一旦ダイシングテープを除去し、パッケージ端子３７を露出させる必要があるため、別のテープに貼り付け直すか、センサ装置を１個ずつピックアップする必要があり、製造コストの上昇を招いてしまう。

【0011】

そこで本発明は、上記問題点を解消し、湿度センサ、圧力センサ等外気を導入する開口部を備えたセンサ装置であって、感度が高く、低コストで製造することができるセンサ装置およびその製造方法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】

【0012】

上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、基材表面に電極パターンが形成された実装基板上にセンサチップを実装し、樹脂封止したセンサ装置において、前記実装基板は、チップ実装面に前記センサチップ表面に形成された電極と接続するセンサチップ電極接続部と、該センサチップ電極接続部に囲まれた部分に形成された前記基材を貫通する貫通孔と、該貫通孔と前記センサチップ電極接続部との間に樹脂堰き止め部とを備え、前記チップ実装面の裏面側の外部実装面に外部接続部を備え、前記樹脂堰き止め部の高さが、該樹脂堰き止め部と前記センサチップ電極接続部との間の前記基材表面の高さより高く形成されていることにより、該基材表面と前記樹脂堰き止め部との間に段部が形成され、前記センサチップ電極接続部と前記センサチップ表面に形成された電極が接続され、前記チップ実装面表面の前記実装基板および前記センサチップ上が封止樹脂により被覆され、前記センサチップ表面と前記実装基板表面の前記段部との間に前記封止樹脂の一部が入り込んでいるとともに、前記センサチップ表面と前記樹脂堰き止め部との間に空間が残り、該空間は前記貫通孔によりセンサ装置外部と連通するように封止されていることを特徴とする。

【0013】

本願請求項２に係る発明は、センサチップを基材表面に電極パターンが形成された実装基板に実装し、樹脂封止するセンサ装置の製造方法であって、チップ実装面に、前記センサチップ表面に形成された電極と接続されるセンサチップ電極接続部と、該センサチップ電極接続部に囲まれ、前記基材を貫通する貫通孔の一方の開口部が開口し、該貫通孔と前記センサチップ電極接続部との間に樹脂堰き止め部とを備え、該樹脂堰き止め部と前記センサチップ電極接続部との間に前記基材表面が露出することにより段部が形成され、前記チップ実装面の裏面側の外部実装面に、外部接続部を備え、前記貫通孔の他方の開口部が開口している実装基板を用意する工程と、前記センサチップ表面が、前記貫通孔に対向するように前記センサチップ電極接続部と前記センサチップ表面に形成された電極を接続する工程と、前記実装基板のチップ実装面に露出する前記実装基板および前記センサチップ上を被覆し、前記センサチップ表面と前記実装基板のチップ実装面との間に封止樹脂を注入するとともに、前記段部に前記封止樹脂が溜まり、前記センサチップ表面と前記樹脂堰き止め部との間に空間を残すように樹脂封止を行う工程と、前記実装基板の外部実装面側から、テープ材により前記外部実装面に開口する貫通孔を塞いだ状態で個片化する工程と、を含むセンサ装置の製造方法において、前記樹脂封止を行う工程は、減圧状態で、前記実装基板のチップ実装面に露出する前記実装基板および前記センサチップ上を樹脂シートで被覆し、前記減圧状態を破り常圧状態にすることにより前記樹脂シートを加圧し、前記段部に前記封止樹脂が溜まり、前記センサチップ表面と前記樹脂堰き止め部との間に空間を残すように樹脂封止を行う工程であることを特徴とする。

【0014】

本願請求項３に係る発明は、センサチップを基材表面に電極パターンが形成された実装基板に実装し、樹脂封止するセンサ装置の製造方法であって、チップ実装面に、前記センサチップ表面に形成された電極と接続されるセンサチップ電極接続部と、該センサチップ電極接続部に囲まれ、前記基材を貫通する貫通孔の一方の開口部が開口し、該貫通孔と前記センサチップ電極接続部との間に樹脂堰き止め部とを備え、該樹脂堰き止め部と前記センサチップ電極接続部との間に前記基材表面が露出することにより段部が形成され、前記チップ実装面の裏面側の外部実装面に、外部接続部を備え、前記貫通孔の他方の開口部が開口している実装基板を用意する工程と、前記センサチップ表面が、前記貫通孔に対向するように前記センサチップ電極接続部と前記センサチップ表面に形成された電極を接続する工程と、前記実装基板のチップ実装面に露出する前記実装基板および前記センサチップ上を被覆し、前記センサチップ表面と前記実装基板のチップ実装面との間に封止樹脂を注入するとともに、前記段部に前記封止樹脂が溜まり、前記センサチップ表面と前記樹脂堰き止め部との間に空間を残すように樹脂封止を行う工程と、前記実装基板の外部実装面側から、テープ材により前記外部実装面に開口する貫通孔を塞いだ状態で個片化する工程と、を含むセンサ装置の製造方法において、前記個片化する工程は、前記封止樹脂にダイシング用テープ材を貼り付ける工程を含み、前記個片化する工程の後、前記実装基板の外部実装面から前記テープ材を剥離し、前記貫通孔を通してセンサ装置内部の空間と外部とが連通した状態で、前記ダイシング用テープ材上に個片化したセンサ装置を整列配置する工程を含むことを特徴とする。

【0015】

本願請求項４に係る発明は、センサチップを基材表面に電極パターンが形成された実装基板に実装し、樹脂封止するセンサ装置の製造方法であって、チップ実装面に、前記センサチップ表面に形成された電極と接続されるセンサチップ電極接続部と、該センサチップ電極接続部に囲まれ、前記基材を貫通する貫通孔の一方の開口部が開口し、該貫通孔と前記センサチップ電極接続部との間に樹脂堰き止め部とを備え、該樹脂堰き止め部と前記センサチップ電極接続部との間に前記基材表面が露出することにより段部が形成され、前記チップ実装面の裏面側の外部実装面に、外部接続部を備え、前記貫通孔の他方の開口部が開口している実装基板を用意する工程と、前記センサチップ表面が、前記貫通孔に対向するように前記センサチップ電極接続部と前記センサチップ表面に形成された電極を接続する工程と、前記実装基板のチップ実装面に露出する前記実装基板および前記センサチップ上を被覆し、前記センサチップ表面と前記実装基板のチップ実装面との間に封止樹脂を注入するとともに、前記段部に前記封止樹脂が溜まり、前記センサチップ表面と前記樹脂堰き止め部との間に空間を残すように樹脂封止を行う工程と、前記実装基板の外部実装面側から、テープ材により前記外部実装面に開口する貫通孔を塞いだ状態で個片化する工程と、を含むセンサ装置の製造方法において、前記樹脂封止を行う工程は、減圧状態で、前記実装基板のチップ実装面に露出する前記実装基板および前記センサチップ上を樹脂シートで被覆し、前記減圧状態を破り常圧状態にすることにより前記樹脂シートを加圧し、前記段部に前記封止樹脂が溜まり、前記センサチップ表面と前記樹脂堰き止め部との間に空間を残すように樹脂封止を行う工程であり、前記個片化する工程は、前記封止樹脂にダイシング用テープ材を貼り付ける工程を含み、前記個片化する工程の後、前記実装基板の外部実装面から前記テープ材を剥離し、前記貫通孔を通してセンサ装置内部の空間と外部とが連通した状態で、前記ダイシング用テープ材上に個片化したセンサ装置を整列配置する工程を含むことを特徴とする。

【0016】

本願請求項５に係る発明は、請求項３または４のいずれか記載のセンサ装置の製造方法において、前記ダイシング用テープ材上に整列配置した前記センサ装置に、前記センサチップがセンシングする物理量を印加して、前記センサ装置の特性テストを行う工程を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明のセンサ装置は、センサチップ電極接続部とセンサチップ表面に形成された電極との接続部分が封止樹脂によって被覆されているため、耐湿性、耐振動性などの信頼性が向上できる。またこのような構造を採ることで、センサチップ表面に形成された電極をアルミニウムで構成することができ、高価な金を使用する必要がなくなり、製造コストを抑えることができるという利点がある。

【0018】

また、本発明の製造方法によるセンサ装置は、個片化の工程では、パッケージ内部の空間とパッケージ外部を連通する貫通孔は、テープ材（保護テープ１６）により被覆されているため、ダイシングソーを用いて切断しても、パッケージ内部に水や切削屑が入り込むことを防止するので、生産性の優れたＭＡＰ方式により形成することが可能となった。

【0019】

さらにまた個片化後は、貫通孔を被覆するテープ材を剥離することで、パッケージ内部の空間とパッケージ外部が連通した状態となり、しかもダイシング用テープ材（ダイシングテープ２０）上に個片化したセンサ装置が外部接続部を表面に露出して整列した状態となるため、その後の特性テストや実装のピックアップが容易になるという利点がある。

【0020】

特に、パッケージ内部の空間とパッケージ外部が連通した状態でダイシング用テープ材上に整列配置されているため、センサチップがセンシングする物理量を印加しながら特性テストを行うことができ、非常に作業性が良いという利点がある。また、ＭＡＰ方式により一体成形することにより発生する内在応力は、個片化によって開放されているため、センサ装置としての正確な特性テストを行うことができるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明のセンサ装置の説明図である。

【図2】本発明のセンサ装置の製造方法の説明図である。

【図3】本発明のセンサ装置の製造方法の説明図である。

【図4】本発明のセンサ装置の製造方法の説明図である。

【図5】本発明のセンサ装置の製造方法の説明図である。

【図6】本発明のセンサ装置の製造方法の説明図である。

【図7】本発明のセンサ装置の製造方法の説明図である。

【図8】本発明のセンサ装置の製造方法の説明図である。

【図9】従来のこの種のセンサ装置の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明のセンサ装置は、貫通孔を備えた実装基板に、センサチップ表面が貫通孔に対向するようにセンサチップを実装し、樹脂封止する構造となっている。また封止樹脂の一部は、樹脂堰き止め部により形成される段部まで流入し、この段部に溜まることでそれ以上の流入が止まり、センサチップ表面と実装基板表面（樹脂堰き止め部表面）との間に空間が残る構造となっている。

【0023】

本発明のセンサ装置の製造方法は、貫通孔をテープ材で被覆した状態で切断し、個片化するため、生産性の優れたＭＡＰ方式を採用することを可能としている。また、樹脂溜まりとして機能する段部を形成することで、封止樹脂がセンサチップ表面と実装基板表面との間に深く入り込むことを防ぐ構造を形成することができる。また段部は、センサチップ表面の電極とセンサチップ電極接続部とが接続する部分より内側に位置するため、その接続部は封止樹脂により被覆される構造を形成することができる。以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

【実施例1】

【0024】

まず、本発明の実施例について圧力センサを例にとり、詳細に説明する。図１は本発明の圧力センサの説明図で、貫通孔を通る面の断面図である。図１において１はセンサ本体、２はセンサチップ、３はキャビティ、４はダイアフラム、５はセンサチップ電極、６はバンプ電極、７は実装基板を構成する基材、８は空間、９は樹脂堰き止め部、１０は貫通孔、１１はバンプ電極６を介してセンサチップ２の表面に形成された電極と接続し、貫通孔１０を取り囲むように複数個形成されている電極パターンの一部を構成するセンサチップ電極接続部、１２は基材７の裏面側に露出し、センサ本体１の周囲に沿って複数個形成されている電極パターンの一部を構成する外部接続部、１３は補助電極部、１４は樹脂堰き止め部９とセンサチップ電極接続部１１との間に基材７が露出することにより、基材７の表面の高さと樹脂堰き止め部９表面の高さとの間に生じる段部、１５は封止樹脂である。以下の説明では表面にセンサチップ電極接続部１１、樹脂堰き止め部９、外部接続部１２、補助電極部１３等が形成された実装基材７を実装基板７ａとして説明する。なお、実装基板は、基材として有機材料、無機材料のいずれでも良い。

【0025】

センサチップ２には、従来例で説明したセンサチップ同様、真空状態の空間部からなるキャビティ３が形成されており、ダイアフラム４が、センサチップ２と実装基板７ａとの間の空間８の圧力に応じてゆがみ、ダイアフラム４上に形成された図示しないピエゾ抵抗の抵抗値の変化から圧力を検出する構成となっている。

【0026】

ここで本発明では、実装基板７ａのセンサチップ２に対向する部分に貫通孔１０が形成されている。この貫通孔１０は直径が０．２ｍｍ（開口面積０．０３１ｍｍ²）程度の円形とすることで、センサチップ２の高速応答性を確保している。

【0027】

また、実装基板７ａのチップ実装面には、センサチップ２の表面に形成されたセンサチップ電極５とバンプ電極６を介して接続するセンサチップ電極接続部１１と、樹脂堰き止め部９が形成されており、チップ実装面の裏面の外部実装面には、外部接続部１２が形成されている。また、樹脂堰き止め部９とセンサチップ電極接続部１１との間には、基材７が露出し、基材７の表面の高さが樹脂堰き止め部９およびセンサチップ電極接続部１１の表面の高さより低くなることで段部１４が形成されている。本発明は、この段部１４により拡げられた空間に封止樹脂が留まり、封止樹脂１５がセンサチップ２の下側の奥深くまで入り込むことを防止し、センサチップ２表面と実装基板７ａ表面との間に空間８が残り、この空間８は貫通孔１０を通してセンサ装置外部と連通するように構成している。なお、図１では、封止樹脂１５の一部が樹脂堰き止め部９上に一部乗り上げた状態に図示しているが、必ずしもこのような形状とすることが必須ではない。

【0028】

次に本発明の圧力センサの製造方法について説明する。まず、実装基板について説明する。図２は本発明に使用する実装基板の一例の一部を拡大した図で、チップ実装面の一部拡大図である。図２に示すように、チップ実装面には、貫通孔１０が形成され、これを取り囲むように樹脂堰き止め部９とセンサチップ表面に形成された電極と接続するセンサチップ電極接続部１１が形成されている。図２では、１０個のセンサチップ電極接続部１１が形成されている。なお、チップ実装面の裏面の外部実装面には、チップ実装面同様、貫通孔１０が開口し、これを取り囲むように樹脂堰き止め部９に相当する補助電極部１３と外部接続部１２が形成されている。補助電極部１３は、センサ装置の実装に用いられるものではないが、機械的強度の弱い有機材料を基材７として使用する際には、樹脂封止時に基材７が変形することを防ぐため形成するのが望ましい。従って、基材７として厚く機械的強度の強い有機材料（例えば、厚さ０．２ｍｍ程度以上）やセラミック等の無機材料を使用する際には、必ずしも必要ではない。

【0029】

本実施例の実装基板は、板厚が０．１５ｍｍ程度で、電極パターンとなる金属膜を基材表面に積層した実装基板を用意し、金属膜をパターニングすることで所望の電極パターン等を形成することができる。

【0030】

次に実装基板７ａのチップ実装面側のセンサチップ電極接続部１１と、センサチップ２表面に形成されたセンサチップ電極５をバンプ電極６を介してフリップチップ接続する。このような接続構造とすることで、センサチップ２に形成されているキャビティ３が実装基板７ａに形成されている貫通孔１０に対向する構造となる。一方、実装基板７ａの実装面側に開口する貫通孔は、保護テープ１６（テープ材に相当）を貼り付けることによって塞がれる（図３）。この保護テープ１６は、厚さ３０μｍ程度で耐熱性に優れた材料からなるものを選択するのが望ましい。具体的にはポリイミドテープ、ポリエチレンテレフタレートテープを使用することで、２００℃以上の耐熱性が得られる。また保護テープ１６の接着材は、ＵＶ光を照射することで接着性が低下するものを使用すると、後述する保護テープ１６の剥離の際、好適である。

【0031】

次に、樹脂封止を行う。まず、センサチップ２を実装した実装基板７ａを減圧容器１７内の加熱プレート１８上に載置し、減圧容器１７内を１×１０⁴Ｐａ程度まで減圧する。樹脂シート１９およびダイシングテープ２０は、減圧された状態で、ローラー２１を使い周囲を隙間無く貼り付ける（図４）。ここで使用する樹脂シート１９は、流動性の少ない樹脂を選択する。一例としてナガセケムテックス社製のＡ２０２９を使用した。またダイシングテープ２０は、後述する個片化後にセンサ装置を配列保持するためのテープであり、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリオレフィン（ＰＯ）基材等からなる一般的なダイシングテープを使用することができる。この貼り付けの際、加熱プレート１８で８０℃程度に加熱される。

【0032】

その後、減圧容器１７を大気圧に戻すと、樹脂シート１９で囲まれる内部の圧力と外部の圧力差により樹脂シート１９が隙間に入り込み樹脂封止されることになる。図５は、樹脂封止された状態を示す図である。図５に示すように、樹脂シート１９が隙間に流入して封止樹脂１５が形成される。ここで封止樹脂１５の一部は、段部１４上まで流入していく。しかし本発明では、樹脂堰き止め部９が形成されているため、さらに貫通孔１０は、保護テープ１６によって塞がれているため、封止樹脂１５の隙間への流入は所定の位置で止まり、空間８が残ることになる。なお、空間８の容積は、図４で説明した減圧容器内の圧力や、使用する樹脂シート１９の種類、さらに加熱プレート１８による加熱条件、接合後のバンプ６の高さ等を変えることで、再現性良く制御することができる。

【0033】

個片化は、通常の方法により行う。即ち、封止樹脂１５表面に接着したダイシングテープ２０面の反対側から、ダイシングソー２２を用いて個片化する。この個片化は、水をかけながらダイシングソー２２を回転させて切断する。このときダイシングソー２２は実装基板７ａ、封止樹脂１５を切断し、ダイシングテープ２０に達する。保護テープ１６は実装基板７ａに密着しており、貫通孔１０は保護テープ１６によって被覆された状態が保たれる。その結果、貫通孔１０内に水や切断屑２６が入り込むことはない。また、実装基板７ａには保護テープ１６が接着しているため、ダイシングソー２２が、実装基板７aの連結部を切断して電極を形成する際に、センサチップ電極接続部や外部接続部にバリ等が発生することも防止できる。

【0034】

次に保護テープ１６にＵＶ光を照射して接着強度を低下させた後、低下した接着強度より強い接着力を有する別のテープ材２４を保護テープ１６上に貼り付け、別のテープ材２４とともに保護テープ１６を剥離、除去する。保護テープ１６の除去により、貫通孔１０は、外部と連通し、圧力センサとして機能することになる。この状態から個片化された圧力センサをそれぞれピックアップして所望の実装を行うことができる。このように本発明によれば、ＭＡＰ方式により開口部を備えた圧力センサを形成することが可能となった。

【実施例2】

【0035】

次に、圧力センサの製造工程中で性能テストを行う場合について説明する。実施例１で説明したように、ダイシングテープ２０上に個片化された圧力センサが整列した状態となったところで、性能テストを行う。通常の半導体集積回路における電気特性のテストと異なり、圧力センサに所望の圧力が印加された状態で性能テストを行う。例えば、図８に示すコンタクトプローブ２５、冷熱プレート２６を含むテスト装置を圧力を可変できるボックス内に収納し、所望の圧力印加時の圧力センサの出力を測定し、圧力センサの良否判定を行う。本発明の圧力センサは、ダイシングテープ２０上に整列した状態となっているため、コンタクトプローブ２５を外部接続部１２に接触させ、通常の方法で特性テストを行うことが可能となる。

【0036】

パッケージ本体にクラックや剥離等が発生している場合、この性能テスト工程で不良品として選別することができる。

【0037】

図８に示すような冷熱プレート２６上に圧力センサを載置してウエハテストを行う場合、ダイシングテープ２０としてＰＶＣやＰＯ基材を選択すると、７０℃〜−２０℃程度の温度範囲で可変することが可能となる。ダイシングテープ２０は、図示しない吸着手段によって冷熱プレート２６上に固定しても良い。また減圧状態でテストすることで、吸着手段による固定が不十分となる場合には、機械的な固定手段により固定しても良い。冷熱プレート２６は、ペルチェ素子や恒温液体を流す配管を埋め込んだステンレス材等の金属で構成することで、特性テストを行う圧力センサを所望の温度に、迅速かつ安定に到達させることが可能となる。

【0038】

以上、本発明の実施例について圧力センサを例にとり説明したが、本発明のセンサ装置は圧力センサに限定されるものではなく、パッケージ内部に搭載するセンサチップの種類を種々変更することで、湿度センサ等、センサ内に外部の物理量を導入して検知するためにパッケージに開口部を備える必要のあるセンサに適用することができる。

【符号の説明】

【0039】

１： センサ本体、２、３１：圧力センサチップ、３、３２：キャビティ、４、３３：ダイアフラム、５：センサチップ電極、６：バンプ電極、７：基材、７ａ：実装基板、８、３５：空間、９：樹脂堰き止め部、１０：貫通孔、１１：センサチップ電極接続端子、１２：外部接続部、１３：プリモールド樹脂、１４：段部、１５：封止樹脂、１６：保護テープ、１７：減圧容器、１８：加熱プレート、１９：樹脂シート、２０：ダイシングテープ、２１：ローラー、２２：ダイシングソー、２３：切断屑、２４：別のテープ材、２５：コンタクトプローブ、２９：冷熱プレート、３０：パッケージ本体、３４：蓋部、３６：圧力導入孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】