(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
圧電素子の周囲には、リードフレーム等の配線部が設けられる。リードフレームの上面の一部も樹脂で封止される。封止樹脂の周囲には、封止樹脂を収容する窪みを形成するための壁部が設けられている。壁部の少なくとも一部は、リードフレームの上面に形成される。
【0004】
当該壁部の封止樹脂側と、逆側とでは圧力差が発生し得る。このため、リードフレームと壁部との接続部分に隙間が生じて、当該隙間から封止樹脂側に空気が侵入する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の第1の態様においては、圧力センサを提供する。圧力センサは、被測定空間における圧力を検出するセンサチップを備えてよい。圧力センサは、センサチップを封止する封止部を備えてよい。圧力センサは、センサチップと電気的に接続され、上面の一部が封止部により封止された配線部を備えてよい。圧力センサは、第1壁部を備えてよい。第1壁部は、センサチップを囲むように設けられてよい。第1壁部は、少なくとも一部が配線部の上面の封止部により封止されていない領域に形成されてよい。第1壁部と封止部との間の少なくとも一部の領域には内部空間が設けられてよい。配線部および第1壁部の接続部分が内部空間に接していてよい。
【0006】
圧力センサは、第2壁部を備えてよい。第2壁部は、配線部の上面において封止部を囲んでよい。第2壁部は、封止部と隣接して設けられてよい。第2壁部は、第1壁部との間に内部空間が設けられてよい。
【0007】
第1壁部と第2壁部との間の内部空間は、被測定空間に接続していてよい。配線部の上面を基準として、第2壁部が、第1壁部よりも低く形成されていてよい。第2壁部の上端よりも上方の空間を介して、内部空間が被測定空間に接続されていてよい。第2壁部には、内部空間と被測定空間とを接続する貫通孔が設けられていてよい。
【0008】
圧力センサは、第1壁部と接続されて、第1壁部に対して内部空間とは逆側の領域を密閉する外側パッケージ部を備えてよい。外側パッケージ部は、第1壁部と対向する面に凹部が形成されてよい。第1壁部の上端は、凹部に挿入されていてよい。
【0009】
凹部は、第2壁部と対向する領域にも形成されていてよい。第2壁部の先端は、凹部に挿入されていなくてよい。第2壁部の先端は、凹部に挿入されてよい。第2壁部の先端は、凹部の底面と離れていてよい。外側パッケージ部には、内部空間と被測定空間とを接続する接続孔が形成されていてよい。
【0010】
本発明の第2の態様においては、圧力センサを提供する。圧力センサは、被測定空間における圧力を検出するセンサチップを備えてよい。圧力センサは、センサチップを封止する封止部を備えてよい。圧力センサは、センサチップと電気的に接続され、上面の一部が封止部により封止された配線部を備えてよい。圧力センサは、壁部を備えてよい。壁部は、配線部の上面において、封止部を囲んでよい。壁部は、封止部と隣接して設けられてよい。圧力センサは、壁部と接続されて、壁部に対して封止部とは逆側の領域を含む空間を囲む外側パッケージ部を備えてよい。外側パッケージ部には、外側パッケージで囲まれる空間と、被測定空間とを接続する接続孔が形成されていてよい。
【0011】
上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0014】
図1は、本発明の一つの実施形態に係る圧力センサ100の一例を示す断面図である。圧力センサ100は、被測定空間110に存在する気体の圧力を検出する。圧力センサ100は、センサチップ10を備える。
【0015】
センサチップ10は、印加される圧力に応じた電圧を生成する圧電素子が形成されたチップである。一例として圧電素子は、シリコン等の半導体基板に形成されたピエゾ抵抗素子である。
【0016】
本例の圧力センサ100は、内側パッケージ部14、外側パッケージ部26、第1配線部20および第2配線部24を備える。内側パッケージ部14には、センサチップ10が固定される。一例として内側パッケージ部14は樹脂で形成されている。センサチップ10と内側パッケージ部14との間には、支持部12が設けられてよい。支持部12は、一方の面が内側パッケージ部14に固定されており、他方の面にセンサチップ10が固定される。支持部12は、例えばガラスで形成される。
【0017】
内側パッケージ部14には、センサチップ10および支持部12を収容する凹部が形成されてよい。本明細書では、センサチップ10の主面と直交する方向のうち、内側パッケージ部14とは逆側の方向を「上」、内側パッケージ部14に向かう方向を「下」とする。チップ、パッケージまたはその他の部材の面のうち、上方向に向いた面を上面、下方向に向いた面を下面と称する。本明細書における「上」、「下」の方向は、重力方向または圧力センサ100の実装時における方向を指すものではない。
図1の例におけるセンサチップ10は、内側パッケージ部14の上面側に配置されている。
【0018】
内側パッケージ部14の上面には、第1配線部20が設けられる。一例として第1配線部20は金属材料で形成された板形状のリードフレームであるが、第1配線部20はこれに限定されない。第1配線部20は、プリント基板等であってもよい。第1配線部20は、センサチップ10と電気的に接続される。本例では、アルミニウム、金、または銅等のワイヤ16により、第1配線部20およびセンサチップ10が電気的に接続される。
【0019】
内側パッケージ部14の上面側には、センサチップ10を封止する封止部18が設けられる。封止部18は、ゲル等の樹脂であってよい。封止部18は、センサチップ10の上面と、第1配線部20の上面の一部とを封止する。センサチップ10の上面は、封止部18を介して被測定空間110に面している。センサチップ10の上面に圧電素子が形成される。本例の封止部18は、内側パッケージ部14の凹部内と、ワイヤ16も封止する。
【0020】
内側パッケージ部14の上面側には、センサチップ10を囲むように第1壁部21が設けられる。本例の第1壁部21は、樹脂で形成される。第1壁部21は、内側パッケージ部14と一体に形成されてよい。第1壁部21の一部は、
図4に示すように、第1配線部20の上面の封止部18により封止されていない領域に形成される。一例として、第1配線部20は、センサチップ10の周囲の一部に設けられる。第1壁部21は、センサチップ10の周囲において、第1配線部20が設けられている領域においては第1配線部20の上面に接して設けられ、第1配線部20が設けられていない領域においては内側パッケージ部14と接続されている。
【0021】
外側パッケージ部26は、第1壁部21と接続される。内側パッケージ部14、外側パッケージ部26および第1壁部21により密閉空間28が形成される。密閉空間28には、第1配線部20のうち、第1壁部21よりも外側(すなわち、第1壁部21に対して封止部18とは逆側)の部分が露出する。また、密閉空間28には、内側パッケージ部14の下面が露出している。本例の密閉空間28は、被測定空間110とは分離されている。封止部18は、密閉空間28には露出しない。
【0022】
外側パッケージ部26は、密閉空間28を囲む箱形状を有してよい。本例の外側パッケージ部26は、所定の領域を囲む縁部40を有する。縁部40により囲まれた領域に開口が形成されている。当該開口により、封止部18が被測定空間110に露出する。縁部40は、外側パッケージ部26において、外側(上方向)に突出して形成されてよい。縁部40は、外側パッケージ部26の他の部分に比べて厚く形成されてよい。本例では、第1壁部21の上端が縁部40の下面に接続される。
【0023】
第1壁部21と、封止部18との間の少なくとも一部の領域には内部空間30が設けられる。つまり、第1壁部21と封止部18との間の少なくとも一部の領域には、樹脂等が設けられていない空間が形成される。内部空間30は、被測定空間110に接続されていてよい。
【0024】
密閉空間28と被測定空間110との間には、被測定空間110における圧力に応じて圧力差が生じる。このため、第1配線部20と第1壁部21との密着性が低下して、第1配線部20と第1壁部21との接続部分を気体が通過する場合がある。例えば、被測定空間110の圧力が、密閉空間28における圧力よりも低い場合、第1配線部20と第1壁部21との接続部分を介して、密閉空間28から被測定空間110側に空気が流れる場合がある。
【0025】
ここで、第1壁部21と、封止部18とが接触していると、第1配線部20と第1壁部21との接続部分を通過した空気が、封止部18側に侵入する。例えば、封止部18と第1配線部20との境界部分に空気が侵入してしまう場合がある。
【0026】
本例の圧力センサ100においては、内部空間30が、第1壁部21と第1配線部20との接続部分に接している。本例では、第1配線部20の上面に接して内部空間30が形成されている。このため、第1壁部21と第1配線部20との接続部分から侵入した空気が封止部18に到達することを抑制できる。例えば、内部空間30が被測定空間110に接続されていれば、侵入した空気は被測定空間110に排出される。これにより、封止部18を保護できる。なお内部空間30は、被測定空間110より圧力の低い空間に接続されていてよく、他の空間に接続されていてもよい。
【0027】
本例の圧力センサ100は、封止部18と第1壁部21との間に第2壁部22を備える。本例の第2壁部22は、樹脂で形成されている。第2壁部22の一部は、第1配線部20の上面に接して設けられ、他の一部は内側パッケージ部14と接続されている。第2壁部22は、内側パッケージ部14と一体に形成されてよい。第2壁部22は、封止部18を囲むように、封止部18と隣接して設けられる。本例の第2壁部22の内壁は、封止部18を収容する凹部を形成している。第2壁部22が形成した凹部内に封止部18が充填されている。
【0028】
第2壁部22と、第1壁部21との間に、内部空間30が設けられる。つまり、第2壁部22は、封止部18と接して設けられ、且つ、第1壁部21と離れて設けられている。このような構造により、第1壁部21と第1配線部20との接続部分を通過した空気が、封止部18に接することを抑制できるので、封止部18を保護することができる。
【0029】
本例の圧力センサ100は、第2配線部24を更に備える。第2配線部24は、密閉空間28の内部において第1配線部20と電気的に接続されている。第2配線部24は、密閉空間28とは異なる外部空間50まで延伸して設けられている。第2配線部24は、外側パッケージ部26を貫通して設けられる。
【0030】
第2配線部24は、ピン、ケーブルまたはリードフレーム等である。外部空間50は、外側パッケージ部26に囲まれた空間であってよく、外側パッケージ部26に囲まれていない空間であってもよい。第2配線部24は、圧力センサ100が実装される基板等に電気的に接続されてよい。
【0031】
図2は、内部空間30の近傍を拡大した断面図の一例である。上述したように、第1配線部20の上面38の一部は、封止部18により封止されている。第1配線部20の下面には内側パッケージ部14が接続されている。第1配線部20と内側パッケージ部14との境界を接続部分36とする。
【0032】
第1配線部20の上面38には、第2壁部22が接続されている。上面38と第2壁部22との境界を接続部分34とする。また、第1配線部20の上面38と、第1壁部21との境界を接続部分32とする。第1壁部21および第2壁部22は、樹脂で形成されてよい。
【0033】
一例として、第1配線部20は、内側パッケージ部14、第1壁部21および第2壁部22を樹脂成型するときに、インサート成型される。つまり、内側パッケージ部14、第1壁部21および第2壁部22を成型する金型に対して、第1配線部20を所定の位置に配置して、金型に樹脂を注入する。これにより、各接続部分32、34、36において、第1配線部20と各樹脂部材を密着させる。本例においては、各接続部分32、34および36には、接着剤等の封止剤は設けられていない。
【0034】
本例の第1壁部21の上端は、外側パッケージ部26の縁部40に接続されている。一例として、縁部40の第1壁部21と対向する下面には凹部42が形成されている。凹部42の形状は、第1壁部21の上端の形状とほぼ同一である。第1壁部21の上端は、凹部42に挿入されている。本例の第1壁部21の上端は、凹部42の底面と接触する。第1壁部21と凹部42との隙間には、樹脂または接着剤等が充填されていてよい。第1壁部21は、外側パッケージ部26と一体に成形されていてもよい。このような構造により、密閉空間28を形成できる。
【0035】
本例の内部空間30は、被測定空間110と接続される。一例として、第2壁部22の上端よりも上方の空間44を介して、内部空間30と被測定空間110とが接続されている。第1配線部20の上面38を基準として、第2壁部22は、第1壁部21よりも低く形成されてよい。第2壁部22の上端と、外側パッケージ部26(本例では縁部40)との間に、空間44が形成される。空間44は、第1配線部20の上面38と平行な面内における第2壁部22の周方向において、全周に渡って形成されていてよく、離散的に形成されていてもよい。
【0036】
内部空間30を設けることで、接続部分32および接続部分34を接着剤等で封止せずとも、封止部18側に空気が侵入することを抑制できるので、製造工程を簡略化し、また、使用する部材点数を低減できる。また、第2壁部22を第1壁部21よりも低く形成することで、内部空間30と被測定空間110とを容易に接続することができる。
【0037】
図3は、内部空間30の近傍を拡大した断面図の他の例を示す。本例の外側パッケージ部26(
図3の例では縁部40)においては、凹部42が、第2壁部22と対向する領域にも形成されている。第1壁部21と対向する凹部42と、第2壁部22と対向する凹部42は連続に形成されている。
【0038】
第1壁部21の上端と凹部42との隙間は、樹脂または接着剤等で充填されている。第2壁部22と凹部42との間には、空間44が設けられている。本例では、第2壁部22の上端は、凹部42の内部には挿入されていない。つまり、第2壁部22の上端は、縁部40の下面よりも下側に配置されている。これにより、空間44を大きくでき、内部空間30から被測定空間110に空気を容易に逃がすことができる。
【0039】
図4は、内部空間30の近傍を拡大した断面図の他の例を示す。本例の圧力センサ100は、第2壁部22の上端が凹部42に挿入されている点で、
図3の例とは相違する。他の構造は、
図3の例と同一である。本例においても、第2壁部22と縁部40との間には、空間44が設けられる。つまり、第2壁部22の上端は、凹部42の底部とは離れて設けられる。
【0040】
このような構造によっても、内部空間30と被測定空間110とを接続することができる。また、第2壁部22の上端が凹部42に挿入されていることで、被測定空間110から内部空間30に向けて、異物が侵入することを抑制できる。例えば、水分等から接続部分32および接続部分34を保護することができる。
【0041】
図5は、内部空間30の近傍を拡大した断面図の他の例を示す。本例の圧力センサ100は、第2壁部22の構造が
図3の例と異なる。他の構造は、
図3の例と同一である。本例の第2壁部22には、内部空間30と被測定空間110とを接続する貫通孔46が設けられている。貫通孔46は、第2壁部22の上端と下端との間において、内部空間30側の面から、被測定空間110側の面まで貫通する。貫通孔46は、第1配線部20の上面38と平行な面内における第2壁部22の周方向において、離散的に形成されてよい。このような構造においても、内部空間30と被測定空間110とを接続することができる。
【0042】
図5の例においては、第2壁部22の上方に、空間44が設けられていてよく、設けられていなくともよい。
図5では、第2壁部22の上端が凹部42の底面に接続されている例を示している。この場合、第2壁部22は、第1壁部21と同一の高さで形成されてよい。
【0043】
図6は、内部空間30の近傍を拡大した断面図の他の例を示す。本例の外側パッケージ部26には、内部空間30と被測定空間110とを接続する接続孔48が形成されている。接続孔48は、縁部40に設けられてよい。接続孔48以外の構造は、
図1から
図5に関連して説明したいずれかの態様の圧力センサ100と同一である。
【0044】
本例の縁部40には凹部42が設けられる。第1壁部21および第2壁部22は凹部42に挿入される。凹部42の底面において、内部空間30と対向する位置には、接続孔48が設けられる。接続孔48は、凹部42の底面から、縁部40の上面まで貫通している。このような構造によっても、内部空間30と被測定空間110とを接続することができる。
【0045】
図6の例では接続孔48は直線形状を有しているが、縁部40の内部において屈曲していてもよい。この場合、接続孔48の一方の端部は凹部42の底面において開口しており、他方の端部は、縁部40の上面と下面との間の側面41に開口してもよい。第2壁部22の上方には、空間44が設けられてよい。また、第2壁部22には、貫通孔46が設けられてもよい。
【0046】
図7は、圧力センサ100の実装例を示す図である。圧力センサ100は、配管200の内部の被測定空間110の圧力を検出する。配管200は、例えば自動車等における吸気系の配管である。吸気系の配管においては、被測定空間110の圧力が、密閉空間28の圧力よりも低くなりやすい。
図1から
図6に説明した圧力センサ100によれば、被測定空間110の圧力が、密閉空間28の圧力よりも低くなっても、内部空間30の空気を被測定空間110等に逃がすことができるので、封止部18を保護することができる。
【0047】
圧力センサ100の縁部40が、配管200の外壁に設けられた開口に挿入される。これにより、センサチップ10の測定面を封止する封止部18が被測定空間110に露出して、被測定空間110の圧力を検出することができる。なお、
図6に示した接続孔48の一つの端部は、縁部40の表面のうち、被測定空間110に露出する面に開口する。
【0048】
図8は、内部空間30の近傍を拡大した断面図の他の例を示す。本例の外側パッケージ部26(
図8の例では縁部40)には、密閉空間28と被測定空間110とを接続する接続孔62が形成されている。他の構造は、
図1から
図7に示したいずれかの例と同一であってよく、異なっていてもよい。
図8に示す圧力センサ100においては、第1壁部21および第2壁部22に代えて壁部60を備える。
【0049】
壁部60は、第2壁部22と同様に、第1配線部20の上面において封止部18を囲むように設けられ、且つ、封止部18と接触している。ただし、壁部60の上端は、縁部40に接続されている。つまり、壁部60と縁部40との間には、空間44が形成されていない。本例では、密閉空間28と被測定空間110との間に圧力差が生じないので、壁部60と第1配線部20との接続部分に空気が侵入しない。このような構造によっても、封止部18を保護することができる。
【0050】
接続孔62は、壁部60の近傍に設けられることが好ましい。これにより、壁部60の近傍の密閉空間28と、被測定空間110との圧力差を無くすことができる。本例では、縁部40に接続孔62が設けられる。また、
図1から
図6に示した例において、第1壁部21よりも外側(密閉空間28側)の縁部40に、接続孔62が設けられてもよい。
図8の例では、接続孔62は直線形状を有しているが、縁部40の内部において屈曲していてもよい。この場合、接続孔62の一方の端部は縁部40の下面において開口しており、他方の端部は、縁部40の上面と下面との間の側面41において開口してもよい。
【0051】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。