特許 6725852 半導体センサ装置

(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】6725852

(24)【登録日】2020年6月30日

(45)【発行日】2020年7月22日

(54)【発明の名称】半導体センサ装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 9/00 20060101AFI20200713BHJP

   G01L 19/00 20060101ALI20200713BHJP

【ＦＩ】

   G01L9/00 301G

   G01L19/00 A

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-172130(P2018-172130)

(22)【出願日】2018年9月14日

(62)【分割の表示】特願2014-242203(P2014-242203)の分割

【原出願日】2014年11月28日

(65)【公開番号】特開2018-200327(P2018-200327A)

(43)【公開日】2018年12月20日

【審査請求日】2018年9月14日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006220

【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】山口 真也

(72)【発明者】

【氏名】菅沼田 真之

(72)【発明者】

【氏名】青木 浩

(72)【発明者】

【氏名】栗林 慧

【審査官】 大森 努

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−２９９６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１６０６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２５４８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２８０６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３０４２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１３２８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０６６２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第０３２００４４８（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−０１４４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５２６２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５１−０５３０７８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００００３７５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ７／００−２３／３２，２７／００−２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板の一方の側に実装され、圧力媒体の圧力を検出する半導体センサ素子と、
前記基板の一方の側に実装され、前記半導体センサ素子を保護する保護部材と、
前記基板の他方の側に実装され、前記基板に設けられた貫通孔を介して前記半導体センサ素子に圧力媒体を導入する圧力媒体導入部材と、を有し、
前記保護部材は、前記半導体センサ素子及び前記半導体センサ素子の周辺部の基板上面を保護する保護ゲルが塗布される開口部を備え、
平面視において、前記開口部の中に中央に実装された前記半導体センサ素子の中心から前記開口部の内壁面までの距離が、点対称の関係であり、
前記保護部材と前記圧力媒体導入部材とが前記基板を挟んだ状態で接合されている半導体センサ装置。

【請求項2】

前記圧力媒体導入部材は、圧力媒体導入孔を備え、
前記圧力媒体導入孔は、前記基板と遠い方から近い方にかけて、第１の断面積を備えた第１の部分と、前記第１の断面積よりも小さい第２の断面積を備えた第２の部分と、前記第２の断面積よりも大きい第３の断面積を備えた第３の部分と、を有している請求項１記載の半導体センサ装置。

【請求項3】

前記第２の部分の断面積は、前記第１の部分側から前記第３の部分側に近づくにつれて徐々に小さくなる請求項２記載の半導体センサ装置。

【請求項4】

全ての実装部品が前記基板上に実装されている請求項１乃至３の何れか一項記載の半導体センサ装置。

【請求項5】

前記圧力媒体がガスである請求項１乃至４の何れか一項記載の半導体センサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体センサ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、圧力を検出する半導体センサ装置が知られている。このような半導体センサ装置は、例えば、応力の影響を低減するため半導体センサ素子にガラス台座を接合し、剛性を高めている。この構造では、外力は半導体センサ素子まで伝播しないため、外力の影響は大きく抑制されるが、半導体センサ装置の作製工数が増えてしまいコストが高くなる。又、高温高湿試験等の信頼性試験で基本特性の悪化が生じることが確認されている。

【0003】

又、半導体センサ装置では、接着樹脂による部品実装が用いられることが多いが、圧力媒体の経路上に接着樹脂による接着部が複数箇所存在すると、その数だけ圧力媒体が漏れる箇所が増え、信頼性の低下につながる。この問題を解決するために、圧力導入部となる金属或いは成形樹脂部品に半導体センサ素子を直接実装する構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この構造では、圧力導入部から半導体センサ素子までの間で接着部を１箇所のみに限定することで、圧力媒体が漏れる箇所を最小限にし、信頼性の向上を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−１７１３１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記の構造には、半導体センサ素子を実装する部品に対する接着性や、樹脂成型部品の離型材の残りによる接着強度低下、樹脂未硬化の懸念が存在する。又、圧力導入部に半導体センサ素子が実装されていることで、製品取り付け時に直接半導体センサ素子に応力が伝わる懸念も存在する。これらにより、上記の構造では信頼性の確保が困難である。

【0006】

又、上記の構造では、通常使用する実装機では製造困難であり、特に半導体センサ素子への結線に、半導体センサ素子とリードフレームを同時に加熱できる専用の装置を導入する必要がある。これらにより、上記の構造では製造コストの低減が困難である。

【0007】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、信頼性を確保しつつ製造コストを低減した半導体センサ装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本半導体センサ装置（１、１Ａ）は、基板（１０）と、前記基板（１０）の一方の側に実装され、圧力媒体の圧力を検出する半導体センサ素子（２０）と、前記基板（１０）の一方の側に実装され、前記半導体センサ素子（２０）を保護する保護部材（７０）と、前記基板（１０）の他方の側に実装され、前記基板（１０）に設けられた貫通孔（１０ｘ）を介して前記半導体センサ素子（２０）に圧力媒体を導入する圧力媒体導入部材（８０）と、を有し、前記保護部材（７０）は、前記半導体センサ素子（２０）及び前記半導体センサ素子（２０）の周辺部の基板上面を保護する保護ゲル（５９）が塗布される開口部（７０ｘ）を備え、平面視において、前記開口部（７０ｘ）の中に中央に実装された前記半導体センサ素子（２０）の中心から前記開口部（７０ｘ）の内壁面までの距離が、点対称の関係であり、前記保護部材（７０）と前記圧力媒体導入部材（８０）とが前記基板（１０）を挟んだ状態で接合されていることを要件とする。

【0009】

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。

【発明の効果】

【0010】

開示の技術によれば、信頼性を確保しつつ製造コストを低減した半導体センサ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施の形態に係る半導体センサ装置を例示する図（その１）である。

【図2】第１の実施の形態に係る半導体センサ装置を例示する図（その２）である。

【図3】第１の実施の形態に係る半導体センサ装置を例示する図（その３）である。

【図4】第１の実施の形態に係る半導体センサ装置を例示する図（その４）である。

【図5】第１の実施の形態に係る半導体センサ装置の製造工程を例示する図（その１）である。

【図6】第１の実施の形態に係る半導体センサ装置の製造工程を例示する図（その２）である。

【図7】第１の実施の形態に係る半導体センサ装置の製造工程を例示する図（その３）である。

【図8】第１の実施の形態に係る半導体センサ装置の製造工程を例示する図（その４）である。

【図9】第１の実施の形態に係る半導体センサ装置の製造工程を例示する図（その５）である。

【図10】第１の実施の形態に係る半導体センサ装置の製造工程を例示する図（その６）である。

【図11】第１の実施の形態に係る半導体センサ装置の製造工程を例示する図（その７）である。

【図12】第１の実施の形態に係る半導体センサ装置の製造工程を例示する図（その８）である。

【図13】第１の実施の形態に係る半導体センサ装置の製造工程を例示する図（その９）である。

【図14】第１の実施の形態に係る半導体センサ装置の製造工程を例示する図（その１０）である。

【図15】第１の実施の形態の変形例に係る半導体センサ装置を例示する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0013】

〈第１の実施の形態〉
図１〜図４は、第１の実施の形態に係る半導体センサ装置を例示する図である。なお、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は斜視図、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は底面図、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ部の拡大図、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。又、図５〜図１４は、第１の実施の形態に係る半導体センサ装置の製造工程を例示する図である。

【0014】

［第１の実施の形態に係る半導体センサ装置の構造］
まず、図１〜図５を参照しながら、第１の実施の形態に係る半導体センサ装置１の構造について説明する。図１〜図５に示すように、半導体センサ装置１は、大略すると、基板１０と、シリンダ７０と、ノズル８０と、外部端子９０とを有する。シリンダ７０とノズル８０とは基板１０を挟んだ状態で接合されている。

【0015】

なお、本実施の形態では、便宜上、半導体センサ装置１のシリンダ７０側を上側又は一方の側、ノズル８０側を下側又は他方の側とする。又、各部位のシリンダ７０側の面を上面又は一方の面、ノズル８０側の面を下面又は他方の面とする。但し、半導体センサ装置１は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物を基板１０の上面の法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基板１０の上面の法線方向から視た形状を指すものとする。

【0016】

半導体センサ装置１において、基板１０の平面形状は、例えば、略矩形状とすることができるが、略矩形状以外の任意の形状として構わない。又、必要に応じ、基板１０の外縁部に切り欠き等を設けても構わない。基板１０としては、所謂ガラスエポキシ基板やセラミック基板、シリコン基板等を用いることができる。

【0017】

基板１０には、素子搭載領域１１、ボンディングパッド１２、部品実装用パッド１３、外部端子実装用パッド１４、ソルダーレジスト１５、スルーホール１６、圧力媒体導入孔１０ｘ、位置決め孔１０ｙ、外部端子挿入孔１０ｚ等が形成されている。素子搭載領域１１には、例えば、銅（Ｃｕ）が露出している。又、ボンディングパッド１２、部品実装用パッド１３、外部端子実装用パッド１４には、例えば、銅（Ｃｕ）の上面に形成された金（Ａｕ）めっきが露出している。

【0018】

但し、素子搭載領域１１に形成された圧力媒体導入孔１０ｘの周辺領域１１ａに、金（Ａｕ）めっきを施してもよい。基板１０と圧力媒体が接触する部分である圧力媒体導入孔１０ｘの周辺領域１１ａに金（Ａｕ）めっきを施すことにより、基板１０の内部に圧力媒体が拡散することや基板１０上の銅（Ｃｕ）配線が腐食することを最小限にすることができる。なお、金（Ａｕ）めっきがなくても銅膜が配されていれば同様の効果が得られるが、銅膜の上に金（Ａｕ）めっきがあるとより効果的である。

【0019】

基板１０の部品実装用パッド１３には、実装部品４０が実装されている。実装部品４０は、ＩＣ、トランジスタ、抵抗、コンデンサ、インダクタの一部又は全部、或いは他の任意の部品を含んでよい。

【0020】

ソルダーレジスト１５は、素子搭載領域１１、ボンディングパッド１２、部品実装用パッド１３、外部端子実装用パッド１４等を露出するように、基板１０の上面及び下面に設けられている。ソルダーレジスト１５は、素子搭載領域１１内に選択的に形成された凸部であるレジストスペーサ１５ａ及び１５ｂを有している。レジストスペーサ１５ａは、半導体センサ素子２０を実装する領域に選択的に設けられた、半導体センサ素子２０を搭載するための台座である。又、レジストスペーサ１５ｂは、制御ＩＣ３０を実装する領域に選択的に設けられた、制御ＩＣ３０を搭載するための台座である。

【0021】

素子搭載領域１１のレジストスペーサ１５ａ上には半導体センサ素子２０が配置され、接着樹脂５１により固定されている。レジストスペーサ１５ｂ上には制御ＩＣ３０が配置され、接着樹脂５２により固定されている。なお、基板１０の上面には半導体センサ素子２０等を保護する保護部材であるシリンダ７０が接着樹脂５３により固定されており、半導体センサ素子２０及び制御ＩＣ３０はシリンダ７０の略中央部に設けられた開口部７０ｘ内に配されている。

【0022】

半導体センサ素子２０は、圧力媒体の圧力を検出するセンサであり、ダイヤフラムを有している。ダイヤフラムは、半導体センサ素子２０の上面であるセンサ面を構成する部位であり、圧力により発生した応力を、電気信号に変換して検出する機能を有する。半導体センサ素子２０は、ダイヤフラムの歪みを抵抗値の変化として検出する半導体歪みゲージ方式の素子でもよいし、ダイヤフラムの変位を静電容量の変化として検出する静電容量方式の素子でもよいし、他の検出方式で圧力を検出する素子でもよい。

【0023】

制御ＩＣ３０は、半導体センサ素子２０を制御するＩＣである。制御ＩＣ３０には、例えば、温度センサが内蔵されており、制御ＩＣ３０は半導体センサ素子２０の特性の温度補償を行う。半導体センサ素子２０の特性の温度補償の確度を高めるため、制御ＩＣ３０は半導体センサ素子２０の近傍に実装されている。

【0024】

半導体センサ素子２０の上面及び制御ＩＣ３０の上面には、デバイス保護ゲル５８が設けられている。又、シリンダ７０の開口部７０ｘの内壁面の下面側に形成された段差部７０ｚ内において、半導体センサ素子２０及び制御ＩＣ３０の周辺部の基板１０の上面を被覆するように、基板保護ゲル５９が設けられている。デバイス保護ゲル５８としては、例えば、広い温度範囲で粘弾性の変化が小さいシリコーンゲルを用いることができる。基板保護ゲル５９としては、例えば、高信頼性のフッ素ゲルを用いることができる。但し、デバイス保護ゲル５８及び基板保護ゲル５９は、同じ材料を用いても構わない。

【0025】

ノズル８０は半導体センサ素子２０に圧力媒体を導入する圧力媒体導入部材であり、略中央部に筒状の圧力媒体導入孔８１が設けられている。ノズル８０の圧力媒体導入孔８１（貫通孔）は基板１０の圧力媒体導入孔１０ｘ（貫通孔）に連通しており、圧力媒体導入孔８１から導入された圧力媒体（例えば、プロパンガスや都市ガス等のガス）は、圧力媒体導入孔１０ｘを介して、半導体センサ素子２０のダイヤフラムに達する。

【0026】

半導体センサ素子２０のダイヤフラムの歪み（又は、変位）は、ノズル８０の圧力媒体導入孔８１から導入される圧力媒体の圧力と、シリンダ７０の開口部７０ｘから導入される大気圧との差に応じて変化する。そのため、ダイヤフラムの歪み量（又は、変位量）を抵抗値（又は、静電容量値）の変化量として検出することによって、圧力媒体導入孔８１から導入された圧力媒体の圧力を検出できる。

【0027】

このように、半導体センサ素子２０のダイヤフラムの下面側で圧力媒体を受ける構造とすることにより、半導体センサ素子２０のダイヤフラムの上面側に形成された抵抗や配線等に腐食が生じることを防止できる。又、この構造では、基板１０と圧力媒体が接触する面積が少なくなるため、圧力媒体が基板１０へ与える影響を最小限にすることができ、信頼性の向上が可能となる。

【0028】

なお、図３（ｂ）に示したように、圧力媒体導入孔８１の基板１０側には圧力媒体の流量を制限する流量制限部８２が設けられ、流量制限部８２の更に基板１０側に流量制限部８２より断面積の大きいバッファ部８３が設けられている。なお、流量制限部８２の断面積は、バッファ部８３側に近づくにつれて徐々に小さくなる形状とされている。

【0029】

言い換えれば、圧力媒体導入孔８１は、基板１０と遠い方から近い方にかけて、第１の断面積を備えた第１の部分（流量制限部８２及びバッファ部８３を除く部分）と、第１の断面積よりも小さい第２の断面積を備えた第２の部分（流量制限部８２）と、第２の断面積よりも大きい第３の断面積を備えた第３の部分（バッファ部８３）とを有している。

【0030】

第１〜第３の部分の各断面（横断面）は、例えば、円形とすることができる。その場合、流量制限部８２及びバッファ部８３を除く部分の圧力媒体導入孔８１の直径は、例えば、２ｍｍ程度とすることができる。流量制限部８２のバッファ部８３から遠い側の直径は、例えば、０．８ｍｍ程度、バッファ部８３に近い側の直径は、例えば、０．３ｍｍ程度とすることができる。バッファ部８３の直径は、例えば、１．１ｍｍ程度とすることができる。

【0031】

このように、流量制限部８２により圧力媒体の流量を制限すると共に、流量制限部８２の基板１０側に流量制限部８２より断面積の大きいバッファ部８３を設けることで、圧力伝播に対してバッファ部８３が形成する空間が緩衝器の役割を果たす。その結果、突発的な圧力印加に対して半導体センサ素子２０を保護することができる。

【0032】

又、ノズル８０の上面には、柱状の位置決め部８９（例えば、４カ所）が設けられている。ノズル８０の各位置決め部８９は、連通する基板１０の位置決め孔１０ｙ及びシリンダ７０の位置決め孔７０ｙに挿入され、先端がシリンダ７０の上面から突出している。位置決め部８９のシリンダ７０の上面から突出している部分は、熱溶着により外縁部がシリンダ７０の上面の位置決め孔７０ｙの周囲に環状に広がり、シリンダ７０の上面と接合されている。

【0033】

なお、基板１０とシリンダ７０とは接着樹脂５３により接着され、基板１０とノズル８０とはシール用接着樹脂５４とノズル接着樹脂５５により接着されている。これにより、基板１０とシリンダ７０及びノズル８０とは密着するため、ノズル８０の圧力媒体導入孔８１から導入された圧力媒体が漏れることを防止できる。そして、更に、基板１０を挟むようにシリンダ７０とノズル８０とが熱溶着により接合されている。これにより、接着樹脂５３、５４、５５による接着と熱溶着による固定を併用することで、基板１０とシリンダ７０及びノズル８０との機械的強度を高めることができる。すなわち、圧力媒体をシールする部分の信頼性を向上することができる。

【0034】

なお、半導体センサ装置１では、半導体センサ素子２０をシリンダ７０やノズル８０等の外装部分に直接接続せずに、基板１０に実装しているため、半導体センサ装置１を取り付け対象物に取り付ける際に、外装部分から半導体センサ素子２０に応力が伝わることを防止できる。

【0035】

又、従来のようにガラス台座を使用しない代わりに、半導体センサ素子２０の厚みを厚くし、低弾性樹脂である接着樹脂５１を介して基板１０に実装している。接着樹脂５１として低弾性樹脂を使用することで、外部応力による影響を低減し、ガラス台座を有している場合と同等に外部応力を緩和することができる。更に、この構造では、ガラス台座を実装しないため、製造コストが低減できる。

【0036】

なお、シリンダ７０やノズル８０は樹脂成型により作製できるため、形状の変更が容易である。そのため、適宜な形状に変更することで、様々な用途に向けた半導体センサ装置を実現できる。

【0037】

［第１の実施の形態に係る半導体センサ装置の製造方法］
次に、図５〜図１４を参照しながら、第１の実施の形態に係る半導体センサ装置１の製造方法について説明する。まず、図５（ａ）に示す工程では、基板１０を準備する。そして、図５（ｂ）に示す工程では、基板１０の部品実装用パッド１３に実装部品４０を実装する。具体的には、例えば、部品実装用パッド１３にクリームはんだを塗布し、クリームはんだ上に実装部品４０を配置し、リフロー等によりクリームはんだ等を溶融後凝固させる。なお、半導体センサ装置１では、基板１０の上面又は下面に全ての実装部品が実装され、シリンダ７０やノズル８０に直接実装されることがないため、既存の実装機を使用して容易に製造が可能である。

【0038】

次に、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す工程では、素子搭載領域１１内の半導体センサ素子２０を実装する領域及び制御ＩＣ３０を実装する領域に、接着樹脂５１及び５２を塗布する。接着樹脂５１及び５２としては、例えば、低弾性樹脂であるシリコーン樹脂等を用いることができる。但し、接着樹脂５１及び５２は、同一の樹脂を用いてもよいし、異なる樹脂を用いてもよい。なお、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＤ部の拡大図である（後述の図７（ａ）及び図７（ｂ）についても同様）。

【0039】

次に、図７（ａ）に示す工程では、基板１０の素子搭載領域１１内に半導体センサ素子２０及び制御ＩＣ３０を実装する。具体的には、例えば、図６（ｂ）に示すレジストスペーサ１５ａ上に半導体センサ素子２０を搭載し、レジストスペーサ１５ｂ上に制御ＩＣ３０を搭載する。そして、接着樹脂５１及び５２を加熱等により硬化させ、半導体センサ素子２０及び制御ＩＣ３０を基板１０に実装する。

【0040】

次に、図７（ｂ）に示す工程では、半導体センサ素子２０の電極端子とボンディングパッド１２、制御ＩＣ３０の電極端子とボンディングパッド１２、半導体センサ素子２０の電極端子と制御ＩＣ３０の電極端子を金属線６０を介して電気的に接続（ワイヤボンディング）する。金属線６０としては、例えば、金線や銅線等を用いることができる。なお、半導体センサ素子２０の下側にはレジストスペーサ１５ａが配され、制御ＩＣ３０の下側にはレジストスペーサ１５ｂが配されているため、安定してワイヤボンディングを行うことができる。

【0041】

次に、図８（ａ）に示す工程では、素子搭載領域１１及びボンディングパッド１２の周辺を囲むように、接着樹脂５３を塗布する。

【0042】

次に、図８（ｂ）に示す工程では、基板１０の上面にシリンダ７０を実装する。具体的には、例えば、図８（ａ）に示す接着樹脂５３上にシリンダ７０を配置し、加熱して接着樹脂５３を硬化させる。なお、シリンダ７０の略中央部には、ボンディングパッド１２、半導体センサ素子２０、制御ＩＣ３０、金属線６０を露出する開口部７０ｘが設けられている。又、シリンダ７０の外縁部には、基板１０の位置決め孔１０ｙと連通する位置決め孔７０ｙが設けられている。

【0043】

なお、平面視において、半導体センサ素子２０の中心２０ｃから開口部７０ｘの内壁面までの距離（図８（ｂ）の破線の矢印）が、点対称の関係であることが好ましい。開口部７０ｘの中央に半導体センサ素子２０を実装することで、基板１０の撓みにより生じる応力の影響を最小限にできるからである。

【0044】

次に、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す工程では、半導体センサ素子２０の上面及び制御ＩＣ３０の上面にデバイス保護ゲル５８を塗布する。そして、デバイス保護ゲル５８を加熱して硬化させた後、シリンダ７０の開口部７０ｘの内壁面の下面側に形成された段差部７０ｚ内において、半導体センサ素子２０及び制御ＩＣ３０の周辺部の基板１０の上面を被覆するように、基板保護ゲル５９を塗布する。そして、基板保護ゲル５９を加熱して硬化させる。デバイス保護ゲル５８としては、例えば、広い温度範囲で粘弾性の変化が小さいシリコーンゲルを用いることができる。基板保護ゲル５９としては、例えば、高信頼性のフッ素ゲルを用いることができる。なお、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【0045】

次に、図１０（ａ）に示す工程では、基板１０の下面の圧力媒体導入孔１０ｘの外側に環状（例えば、円環状）にシール用接着樹脂５４（第１の接着樹脂）を塗布する。又、シール用接着樹脂５４の更に外側に島状（例えば、４カ所）にノズル接着樹脂５５（第２の接着樹脂）を塗布する。なお、基板１０の下面には、テスト用パッド１８が形成されていてもよい。

【0046】

シール用接着樹脂５４及びノズル接着樹脂５５を塗布する領域は、例えば、ソルダーレジスト１５が形成されずに凹状とされており、凹状の部分にシール用接着樹脂５４及びノズル接着樹脂５５を塗布することができる。但し、凹状の部分を形成せずに、ソルダーレジスト１５上の平坦な部分にシール用接着樹脂５４及びノズル接着樹脂５５を塗布してもよい。

【0047】

シール用接着樹脂５４としては、例えば、フッ素系の樹脂を用いることができる。ノズル接着樹脂５５としては、例えば、シリコーン系の樹脂を用いることができる。フッ素系の樹脂は、シリコーン系の樹脂よりも高信頼性で劣化し難く、圧力媒体を通し難い（圧力媒体が漏れ難い）点で好適である。シリコーン系の樹脂は、フッ素系の樹脂よりも接着強度が高い点で好適である。このように、ノズル８０を実装するための接着樹脂を複数種併用することで、基板１０とノズル８０との接着強度を確保しつつ、特定の圧力媒体への耐性が高い樹脂を選定する等、設計自由度を向上することができる。

【0048】

次に、図１０（ｂ）に示す工程では、シリンダ７０等が実装された基板１０にノズル８０を実装する。具体的には、ノズル８０に設けられた柱状の位置決め部８９（例えば、４カ所）を基板１０の位置決め孔１０ｙ及びシリンダ７０の位置決め孔７０ｙに挿入する。この時、図１１（ａ）、図１２（ａ）及び図１３（ａ）に示すように、各位置決め部８９の先端がシリンダ７０の上面から突出する。なお、図１１は平面図、図１２は側面図、図１３は図１１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【0049】

次に、図１１、図１２及び図１３に示す工程では、熱溶着を行う。具体的には、各位置決め部８９の先端を加熱して溶融させ、各位置決め部８９の外縁部がシリンダ７０の上面の位置決め孔７０ｙの周囲に環状に広がるようにする。その後、各位置決め部８９の先端を硬化させ、各位置決め部８９の外縁部とシリンダ７０の上面とを接合する。これにより、基板１０とシリンダ７０とが接着樹脂５３により接着され、基板１０とノズル８０とがノズル接着樹脂５５により接着され、更に、シリンダ７０とノズル８０とが基板１０を挟んだ状態で熱溶着により接合されるため、基板１０とシリンダ７０及びノズル８０とが密着し、圧力媒体の漏れを防止できる。なお、ノズル８０の位置決め部８９とシリンダ７０を夫々溶融させて固定してもよい。

【0050】

その後、各外部端子挿入孔１０ｚに外部端子９０を実装する。これにより、半導体センサ装置１が完成する。なお、部品実装用パッド１３、スルーホール１６、テスト用パッド１８及び実装部品４０を被覆するように防湿コートを塗布することが好ましい。例えば、硫化物が存在するような、屋外環境下における要因によって腐食し、スルーホール１６等が断線することを防止するためである。

【0051】

必要に応じ、図１４に示すように、半導体センサ装置１をケース１１０及び１２０（例えば、樹脂成型品）で覆うようにしてもよい。図１４の例では、半導体センサ装置１のノズル８０の一部がケース１２０から露出している。又、半導体センサ装置１の外部端子９０の一部がケース１１０から露出している。

【0052】

なお、ケース１１０とケース１２０とを嵌め合いで固定し、半導体センサ装置１の基板１０はケース１１０及び１２０に直接固定されない構造（図１４のＥ部）とすることが好ましい。このようにすると、ケース１１０及び１２０を組み立てる際に発生する応力が基板１０に伝わることを防ぎ、更に組み立てたケースを別の筐体に組み付ける際に生じる応力の影響を受けにくくすることもできる。この結果、これらの応力が半導体センサ素子２０の特性に影響を与えるおそれを回避できる。又、ケース１２０に基板つき当て部（図１４のＦ部）を設けることが好ましい。このようにすると、外部端子９０に接続を行う際に外部端子９０が押されて発生する基板１０の撓みを抑制できる。

【0053】

このように、第１の実施の形態に係る半導体センサ装置１は、基板１０の上面又は下面に半導体センサ素子２０を含む全実装部品を実装している。又、半導体センサ素子２０の実装にガラス台座を用いていない。又、ノズル８０を接着樹脂で基板１０に接着すると共に、基板１０を挟んだ状態でシリンダ７０と熱溶着により接合している。これにより、信頼性を確保しつつ製造コストを低減した半導体センサ装置１を実現できる。

【0054】

〈第１の実施の形態の変形例〉
図１５は、第１の実施の形態の変形例に係る半導体センサ装置を例示する断面図であり、図３（ａ）に対応する断面を示している。第１の実施の形態では、接着樹脂５４及び５５により圧力媒体をシールする例を示したが、これに代えて、図１５に示す半導体センサ装置１Ａのように、Ｏリング１３０により圧力媒体をシールする構造としてもよい。

【0055】

半導体センサ装置１Ａでは、ノズル８０ＡにＯリング配置部８５が設けられている。Ｏリング配置部８５に配置されたＯリング１３０は、シリンダ７０とノズル８０Ａとを熱溶着する際に潰されるため、圧力媒体を安定してシールすることができる。その他の効果については、第１の実施の形態と同様である。

【0056】

以上、好ましい実施の形態及び変形例について詳説したが、上述した実施の形態及び変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及び変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0057】

１、１Ａ 半導体センサ装置
１０ 基板
１０ｘ 圧力媒体導入孔
１０ｙ 位置決め孔
１０ｚ 外部端子挿入孔
１１ 素子搭載領域
１１ａ 圧力媒体導入孔の周辺領域
１２ ボンディングパッド
１３ 部品実装用パッド
１４ 外部端子実装用パッド
１５ ソルダーレジスト
１５ａ、１５ｂ レジストスペーサ
１６ スルーホール
１８ テスト用パッド
２０ 半導体センサ素子
３０ 制御ＩＣ
４０ 実装部品
５１、５２、５３ 接着樹脂
５４ シール用接着樹脂
５５ ノズル接着樹脂
５８ デバイス保護ゲル
５９ 基板保護ゲル
６０ 金属線
７０ シリンダ
７０ｘ 開口部
７０ｙ 位置決め孔
７０ｚ 段差部
８０、８０Ａ ノズル
８１ 圧力媒体導入孔
８２ 流量制限部
８３ バッファ部
８５ Ｏリング配置部
８９ 位置決め部
９０ 外部端子
１１０、１２０ ケース
１３０ Ｏリング

【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】

【図15】