(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023038631
(43)【公開日】2023-03-17
(54)【発明の名称】耐塵埃／耐ノイズ構造を有するセンサ
(51)【国際特許分類】
G01L 9/00 20060101AFI20230310BHJP
【ＦＩ】
G01L9/00 303Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021145447
(22)【出願日】2021-09-07
(71)【出願人】
【識別番号】521515735
【氏名又は名称】ＭＭＩセミコンダクター株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002860
【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】森原 大輔
(72)【発明者】
【氏名】笠井 隆
(72)【発明者】
【氏名】永友 康貴
【テーマコード（参考）】
2F055
【Ｆターム（参考）】
2F055AA40
2F055BB20
2F055CC02
2F055DD05
2F055EE13
2F055FF38
2F055GG11
2F055HH11
(57)【要約】
【課題】耐塵埃／耐ノイズ構造を備え、且つ、リードの加工性が高いセンサ（例えば圧力センサ）を提供する。
【解決手段】センサ素子と、センサ素子を収容する筐体と、外部配線と接続されるリードフレームと、リードフレームとともにセンサ素子を囲む空間を形成するカバープレートと、外気導入孔を有し、カバープレートを非接触的に覆うように配置されるポートカバーと、を備えるセンサにおいて、カバープレートは複数箇所において筐体またはポートカバーに固定され、複数箇所のうち一箇所のみは導電性材料を有する接続部を介してリードフレームと電気的に接続されることによって所定電位に維持されることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】センサ素子と、センサ素子を収容する筐体と、外部配線と接続されるリードフレームと、リードフレームとともにセンサ素子を囲む空間を形成するカバープレートと、外気導入孔を有し、カバープレートを非接触的に覆うように配置されるポートカバーと、を備えるセンサにおいて、カバープレートは複数箇所において筐体またはポートカバーに固定され、複数箇所のうち一箇所のみは導電性材料を有する接続部を介してリードフレームと電気的に接続されることによって所定電位に維持されることを特徴とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
センサ素子と、
凹部を有し、当該凹部に前記センサ素子を収容する筐体と、
外部配線と接続可能であり、前記センサ素子の電極が接続されるリードフレームと、
前記凹部の底面と対向するように配置されるカバープレートと、
外気導入孔を有し、前記カバープレートを覆うように配置されるポートカバーと、を備え、
前記カバープレートは複数箇所において前記筐体または前記ポートカバーに固定され、当該複数箇所のうち少なくとも一箇所以上は前記リードフレームと電気的に接続されることによって所定電位に維持されることを特徴とする、センサ。
凹部を有し、当該凹部に前記センサ素子を収容する筐体と、
外部配線と接続可能であり、前記センサ素子の電極が接続されるリードフレームと、
前記凹部の底面と対向するように配置されるカバープレートと、
外気導入孔を有し、前記カバープレートを覆うように配置されるポートカバーと、を備え、
前記カバープレートは複数箇所において前記筐体または前記ポートカバーに固定され、当該複数箇所のうち少なくとも一箇所以上は前記リードフレームと電気的に接続されることによって所定電位に維持されることを特徴とする、センサ。
【請求項2】
前記リードフレームは、前記筐体の前記凹部の底面において前記センサ素子が載置される平面部を有し、
前記カバープレートは、前記平面部と対向するように配置され、前記平面部とともに前記センサ素子を囲む空間を形成することを特徴とする、請求項１に記載のセンサ。
前記カバープレートは、前記平面部と対向するように配置され、前記平面部とともに前記センサ素子を囲む空間を形成することを特徴とする、請求項１に記載のセンサ。
【請求項3】
前記カバープレートの前記少なくとも一箇所以上は、導電性材料が充填された貫通孔を有する接続部を介して前記リードフレームに電気的に接続されることを特徴とする、請求項１または２に記載のセンサ。
【請求項4】
前記カバープレートは、少なくとも一部が金属で構成されており、前記センサ素子及び前記リードフレームの表面よりも高い位置に配置されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項5】
前記リードフレームは、平面視で前記筐体より内側に形成された部分であるインナーリードと、平面視で前記筐体より外側に形成された部分であるアウターリードを有し、前記接続部は、平面視で当該インナーリードと当該アウターリードを結ぶ線上に位置することを特徴とする、請求項３に記載のセンサ。
【請求項6】
前記インナーリード表面に対する前記接続部の貫通孔の深さによって、前記カバープレートの高さを調整できることを特徴とする、請求項５に記載のセンサ。
【請求項7】
前記接続部は、ＧＮＤもしくはＶＤＤのいずれか一方の前記リードフレームに配置されることを特徴とする、請求項５または６に記載のセンサ。
【請求項8】
前記接続部以外の箇所は、絶縁性の固定部を介するように、前記リードフレームの上部において前記筐体に固定されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項9】
前記固定部は絶縁性材料が充填された有底または無底の穴部、あるいは導電性材料が充填された有底の穴部からなることを特徴とする、請求項８に記載のセンサ。
【請求項10】
前記カバープレートは、前記外気導入孔から前記筐体の内部への流路が存在する態様で前記ポートカバーに一体成型されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項11】
前記カバープレートは、複層基板からなることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、耐塵埃／耐ノイズ構造を有するセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、圧力センサとして、ダイアフラム等の感圧素子により検知されたひずみを、ピエゾ抵抗等により電気信号に変換することで圧力を検知する方式が知られている。また、このような方式による感圧ユニットをパッケージングするとともに、パッケージに設けた外気導入孔を介して感圧素子を外気（圧力測定対象の気体又は大気圧取得用の外気）に曝す構造が公知となっている（例えば、特許文献１及び２参照）。また、このような感圧ユニットを、圧力伝達媒体を兼ねたシリコーンオイル等で液封する構造も知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－１８５２１４号公報
【特許文献2】米国特許第１０６５４７０９号明細書
【特許文献3】特許第６８２０２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記特許文献１及び２において開示されているような圧力センサによると、感圧素子が外気導入孔から導入された外気に曝されることになるため、外気に含まれる塵埃、あるいはノイズによる悪影響を受けやすい構造となっている。また、圧力センサのリードには段差を設けるため、リードの加工性は高いことが望ましいが、例えば耐塵埃／耐ノイズの目的で感圧素子の上部にカバープレートを設け、当該カバープレートをリードに固定する場合、固定箇所が多いとリードの加工性が低下する虞がある。
【0005】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、耐塵埃／耐ノイズ構造を備え、且つ、リードの加工性が高いセンサを提供することを最終的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
センサ素子と、
凹部を有し、当該凹部に前記センサ素子を収容する筐体と、
外部配線と接続可能であり、前記センサ素子の電極が接続されるリードフレームと、
前記凹部の底面と対向するように配置されるカバープレートと、
外気導入孔を有し、前記カバープレートを覆うように配置されるポートカバーと、を備え、
前記カバープレートは複数箇所において前記筐体または前記ポートカバーに固定され、当該複数箇所のうち少なくとも一箇所以上は前記リードフレームと電気的に接続されることによって所定電位に維持されることを特徴とする、センサである。
凹部を有し、当該凹部に前記センサ素子を収容する筐体と、
外部配線と接続可能であり、前記センサ素子の電極が接続されるリードフレームと、
前記凹部の底面と対向するように配置されるカバープレートと、
外気導入孔を有し、前記カバープレートを覆うように配置されるポートカバーと、を備え、
前記カバープレートは複数箇所において前記筐体または前記ポートカバーに固定され、当該複数箇所のうち少なくとも一箇所以上は前記リードフレームと電気的に接続されることによって所定電位に維持されることを特徴とする、センサである。
【0007】
本発明におけるカバープレートがリードフレームと電気的に接続される箇所を少なくとも一箇所以上とすることで、カバープレートの電位を特定のリードフレームの電位に維持することができ、且つ、リードフレームの加工性を向上することができる。リードフレーム上における接続箇所が少ないほど、リードフレームの変形が容易になるため、加工性を向上することができる。
【0008】
また、本発明においては、前記リードフレームは、前記筐体の前記凹部の底面において前記センサ素子が載置される平面部を有し、前記カバープレートは、前記平面部と対向するように配置され、前記平面部とともに前記センサ素子を囲む空間を形成することを特徴とする、センサとしてもよい。これによれば、外気導入孔からセンサ内部に導入された気体がセンサ素子の表面に直接吹き付けることがなく、カバープレートを迂回する気流でパッケージ内を移動するため、塵埃による悪影響を低減することができる。また、外部からのノイズによる悪影響を低減することもできる。
【0009】
また、本発明においては、前記カバープレートの前記少なくとも一箇所以上は、導電性材料が充填された貫通孔を有する接続部を介して前記リードフレームに電気的に接続されることを特徴とする、センサとしてもよい。これによれば、カバープレートをリードフレームにより安定的に接続させることができる。また、カバープレートを筐体の適切な位置に固定できるため、設計自由度を高めることができる。
【0010】
また、本発明においては、前記カバープレートは、少なくとも一部が金属で構成されており、前記センサ素子及び前記リードフレームの表面よりも高い位置に配置されることを特徴とする、センサとしてもよい。これによれば、カバープレートは導電性を有する。さらに、金属素材は熱伝導率がよいため、例えばセンサが急激な温度変化に晒され、結露が発生するような状況であっても、センサ素子ではなく、カバープレートに結露が生じるため、結露からセンサ素子を保護することができる。また、カバープレートがセンサ素子及びリードフレームの表面よりも高い位置に配置されることによって、例えばセンサ素子及びリードフレームがワイヤーによって信号処理素子と接続している場合に、ワイヤーがカバープレートに接してショートするリスクを低減することができる。
【0011】
また、本発明においては、前記リードフレームは、平面視で前記筐体より内側に形成された部分であるインナーリードと、平面視で前記筐体より外側に形成された部分であるアウターリードを有し、前記接続部は、平面視で当該インナーリードと当該アウターリードを結ぶ線上に位置することを特徴とする、センサとしてもよい。これによれば、カバープレートとリードフレームとをより短距離で確実に接続することができる。また、構造を簡易にすることができ、信頼性を高めることができる。
【0012】
また、本発明においては、前記インナーリード表面に対する前記接続部の貫通孔の深さによって、前記カバープレートの高さを調整できることを特徴とする、センサとしてもよい。カバープレートの高さを調整することで、例えば外気導入孔から導入された気体の流路の体積を調整することができる。
【0013】
また、本発明においては、前記接続部は、ＧＮＤもしくはＶＤＤのいずれか一方の前記リードフレームに配置されることを特徴とする、センサとしてもよい。これによれば、本発明におけるセンサが、上記の通り、所定電位に維持される。
【0014】
また、本発明においては、前記接続部以外の箇所は、絶縁性の固定部を介するように、前記リードフレームの上部において前記筐体に固定されることを特徴とする、センサとしてもよい。これによれば、固定部は絶縁性を有するため、固定部においてショートするリスクを低減することが可能である。
【0015】
また、本発明においては、前記固定部は絶縁性材料が充填された有底または無底の穴部、あるいは導電性材料が充填された有底の穴部からなることを特徴とする、センサとしてもよい。固定部が有底の穴部である場合は、カバープレートは固定部を介してリードフレームと接続していないため、導電性材料が充填された場合であってもショートするリスクがない。そのため、固定部は絶縁性材料と導電性材料のいずれの材料が充填されてもよく
、材料の選択性が高くなる。固定部が無底の穴部である場合は、有底の穴部である場合と比較して、容易に形成できる。
、材料の選択性が高くなる。固定部が無底の穴部である場合は、有底の穴部である場合と比較して、容易に形成できる。
【0016】
また、本発明においては、前記カバープレートは、前記外気導入孔から前記筐体の内部への流路が存在する態様で前記ポートカバーに一体成型されていることを特徴とする、センサとしてもよい。これによれば、ポートカバーを筐体に取り付けるだけで、メタルカバーを筐体に対して固定することが可能である。また、外界からメタルプレートを迂回してセンサ素子に至る流路を確保することが可能である。
【0017】
また、本発明においては、前記カバープレートは、複層基板からなることを特徴とする、センサとしてもよい。これによれば、例えば導電性を有する層を中間層とすることで、導電性を有する層が外気に曝され、外気からの異物が付着することによる汚染や短絡の発生を抑制することができる。
【0018】
なお、上記の課題を解決するための手段は、可能な限り互いに組み合わせて用いることができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、耐塵埃／耐ノイズ構造を備え、且つ、リードの加工性が高いセンサを提供することが可能となる。また、当該センサにおいて、リードに対するカバープレートの接着箇所を少なくすることで、小型化を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】図１Ａは、本発明の実施例１に係る圧力センサの外観を示す上面図である。図１Ｂは、実施例１に係る圧力センサの内部構造を示す第１の概略断面図である。図１Ｃは、実施例１に係る圧力センサの内部構造を示す第２の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
〔適用例〕
以下に本発明の適用例の概要について一部の図面を用いて説明する。本発明は図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃに示すような圧力センサに適用することができる。図１Ａは、適用例に係る圧力センサ１の外観を示す上面図である。図１Ｂは、図１Ａに示す圧力センサ１のＡＡ断面を示す概略断面図である。図１Ｃは、図１Ａに示す圧力センサ１のＢＢ断面を示す概略断面図である。なお、図１Ａにおいては、外部配線との接続端子であるリード３３のアウターリード３３ａの部分が省略されている。
以下に本発明の適用例の概要について一部の図面を用いて説明する。本発明は図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃに示すような圧力センサに適用することができる。図１Ａは、適用例に係る圧力センサ１の外観を示す上面図である。図１Ｂは、図１Ａに示す圧力センサ１のＡＡ断面を示す概略断面図である。図１Ｃは、図１Ａに示す圧力センサ１のＢＢ断面を示す概略断面図である。なお、図１Ａにおいては、外部配線との接続端子であるリード３３のアウターリード３３ａの部分が省略されている。
【0022】
図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃに示すように、圧力センサ１はケース部３０及びポートカバー部４０からなるパッケージ内に、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）センサチップ１０及びＭＥＭＳセンサチップ１０とワイヤー７１で接続されるＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２０とを収容した構成となっている。ＡＳＩＣ２０は、圧力センサ１に必須ではなく、センササイズを小さくしたり低コストにしたりしたい場合にはＭＥＭＳセンサチップ１０のみが含まれる形態でもよい。ＡＳＩＣ２０には、電源回路、信号調整回路及びアナログデジタル変換回路等が内蔵されており、ＡＳＩＣ２０とＭＥＭＳセンサチップ１０と同一パッケージ内に含まれると、信号や電源の取り扱いのし易さや低ノイズ化の観点で優位である。ここで、本適用例におけるＭＥＭＳセンサチップ１０及びケース部３０は、それぞれ本発明におけるセンサ素子及び筐体に相当する。
【0023】
ＭＥＭＳセンサチップ１０には、圧力基準室１１や、ダイアフラム１２や、ダイアフラム１２の周縁に沿って設けられた複数のピエゾ抵抗素子１３（図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃにおいては省略）を含む。ピエゾ抵抗素子１３は、ダイアフラム１２が、圧力基準室１１内の圧力と外部の圧力の差によって変形した場合に、この変形に応じた電気信号を発生可能なセンサの一形態である。本適用例では、ダイアフラム１２の周縁に沿って等間隔に４つのピエゾ抵抗素子１３が設けられる。なお、これに限らずＭＥＭＳセンサチップ１０は求められる精度に応じて任意の数のピエゾ抵抗素子１３を備える構成であってもよい。
【0024】
圧力基準室１１は、ケース部３０に設けられる基準圧導入孔３１と連通しており、基準圧導入孔３１から基準圧力となる外気が導入される。一方、ポートカバー部４０に設けられた導圧孔４１からは、圧力測定対象となる気体がパッケージ内部に導入される。即ち、本適用例に係る圧力センサ１は、基準圧導入孔３１から導入される外気を基準圧力とした差圧センサである。ここで、本適用例における導圧孔４１は、本発明における外気導入孔に相当する。
【0025】
ここで、図１Ｂ、図１Ｃに示すように、導圧孔４１とＭＥＭＳセンサチップ１０の表面（即ち、ピエゾ抵抗素子１３の設けられる側）とは、対向する位置関係に配置されているものの、両者を遮る位置にカバープレート５０が設けられている。なお、図１Ｃにおいて、点線（ａ）及び点線（ｂ）で囲った部分は、カバープレート５０がケース部３０に固定される箇所を含む。詳細は以下、図３Ａ、図３Ｂにおいて説明する。ここで、カバープレート５０は例えば導電性の金属素材により形成される板状部材である。なお、カバープレート５０はＭＥＭＳセンサチップ１０及びＡＳＩＣ２０の全体を覆う構成となっているが、ＭＥＭＳセンサチップ１０表面のピエゾ抵抗素子１３を含む領域をカバーできてさえいれば、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、ＡＳＩＣ２０を覆わないような構成とすることも可能である。
【0026】
このように、本適用例に係る圧力センサ１は、カバープレート５０を備えていることにより、導圧孔４１から圧力センサ１内部に導入された気体はＭＥＭＳセンサチップ１０及びＡＳＩＣ２０の表面に直接吹き付けることがなく、カバープレート５０を迂回する気流でパッケージ内を移動する。図２に、導圧孔４１から導入された気体の流れを白矢印で示
す。導圧孔４１から流入した気体は、カバープレート５０とポートカバー部４０の狭い空間を通り、ついでカバープレート５０の側面とケース部３０の側壁の間を通り、ＭＥＭＳセンサチップ１０及びＡＳＩＣ２０に到達する。迂回し、狭い空間を通ることで気体に含まれる塵埃がＭＥＭＳセンサチップ１０に付着する可能性が低くなる。また、カバープレート５０を備えていることにより、外部からのノイズによる悪影響を低減することもできる。
す。導圧孔４１から流入した気体は、カバープレート５０とポートカバー部４０の狭い空間を通り、ついでカバープレート５０の側面とケース部３０の側壁の間を通り、ＭＥＭＳセンサチップ１０及びＡＳＩＣ２０に到達する。迂回し、狭い空間を通ることで気体に含まれる塵埃がＭＥＭＳセンサチップ１０に付着する可能性が低くなる。また、カバープレート５０を備えていることにより、外部からのノイズによる悪影響を低減することもできる。
【0027】
以上のように、本適用例に係る圧力センサ１によれば、導圧孔４１とＭＥＭＳセンサチップ１０の表面とが、対向する位置関係で配置された場合であっても、塵埃やノイズの悪影響を抑制することができる。即ち、カバープレート５０が設けられることにより、導圧孔４１がどこの位置にあったとしても、カバープレート５０により迂回した流路となるため、導圧孔４１の配置を塵埃やノイズの悪影響を考えずに自由にレイアウトすることが可能になる。また、カバープレート５０を金属素材により形成することにより、圧力センサ１が急激な温度変化に晒され、結露が発生するような状況であっても、ＭＥＭＳセンサチップ１０ではなく、カバープレート５０に結露が生じるため、結露からＭＥＭＳセンサチップ１０を保護することができる。金属素材は熱伝導率がよく、樹脂で形成されたケース部３０よりも先に結露が発生するためである。
【0028】
図３Ａは、図１Ｃに示す点線（ａ）で囲った部分を拡大して示す説明図である。図３Ａに示すカバープレート５０の一端は、固定部６３ａによってケース部３０に固定されている。固定部６３ａの穴部はケース部３０上に形成されるが、有底であり、リード３３まで貫通していない。すなわち、図３Ａに示すカバープレート５０の一端はリード３３に電気的に接続していない。図３Ａ、図３Ｂに示すように、側面視において、固定部６３ａの穴部の深さは接続部６４の穴部の深さと比較して浅い。対して、図３Ｂは、図１Ｃに示す点線（ｂ）で囲った部分を拡大して示す説明図である。図３Ｂに示すカバープレート５０の他端は、接続部６４によってケース部３０に固定されている。また、接続部６４の穴部は無底であり、ケース部３０上からリード３３まで貫通している。また、接続部６４は導電性材料を有するため、図３Ｂに示すカバープレート５０の他端はリード３３に電気的に接続している。なお、カバープレート５０がリード３３に電気的に接続している部分は、接続部６４の一箇所のみである。
【0029】
図３Ｂに示すカバープレート５０の他端と電気的に接続しているリード３３は、さらにＧＮＤまたはＶＤＤに接地している。本発明における、所定電位に維持される状態とは、このようにカバープレート５０が任意の箇所（図３Ｂに示すカバープレート５０の他端の配置はあくまで一例であり、接続部６４もその位置を限定するものではない）において、接続部６４及びリード３３を介してＧＮＤまたはＶＤＤに接地している状態を示す。
【0030】
〔実施例１〕
以下、本発明の実施例１に係る圧力センサ１について、図面（上記の適用例で一旦説明した図も含む）を用いてより詳細に説明する。なお、本発明に係る圧力センサは、以下の構成に限定する趣旨のものではない。また、以下の各実施例では、センサの一例として圧力センサを例示するが、これに限定する趣旨のものではなく、他の種類のセンサであってもよい。
以下、本発明の実施例１に係る圧力センサ１について、図面（上記の適用例で一旦説明した図も含む）を用いてより詳細に説明する。なお、本発明に係る圧力センサは、以下の構成に限定する趣旨のものではない。また、以下の各実施例では、センサの一例として圧力センサを例示するが、これに限定する趣旨のものではなく、他の種類のセンサであってもよい。
【0031】
＜圧力センサの構成＞
ここで、図１の説明に戻る。実施例１に係る圧力センサ１は、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃに示すように、ケース部３０及びポートカバー部４０からなる矩形のパッケージ内に、ＭＥＭＳセンサチップ１０及びＡＳＩＣ２０を収容した構成となっている。即ち、適用例において説明した圧力センサ１と同様の構成を有するため、適用例において説明した内容については、詳細な説明は省略する。また、本明細書では同一の構成要素については同一の
符号を用いて説明を行う。
ここで、図１の説明に戻る。実施例１に係る圧力センサ１は、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃに示すように、ケース部３０及びポートカバー部４０からなる矩形のパッケージ内に、ＭＥＭＳセンサチップ１０及びＡＳＩＣ２０を収容した構成となっている。即ち、適用例において説明した圧力センサ１と同様の構成を有するため、適用例において説明した内容については、詳細な説明は省略する。また、本明細書では同一の構成要素については同一の
符号を用いて説明を行う。
【0032】
ＭＥＭＳセンサチップ１０及びＡＳＩＣ２０は、図１Ｂ、図１Ｃにおいて側面視でケース部３０の凹部の底面におけるリード平面３２上にダイボンド樹脂６０によって固定され、載置される。ＭＥＭＳセンサチップ１０及びＡＳＩＣ２０は、ダイボンド樹脂６０によって固定されたリード平面３２とともに、カバープレート５０によって囲まれた空間に収容されている。ここで、本実施例におけるリード平面３２は、本発明における平面部に相当する。
【0033】
また、図１Ｂに示すように、ポートカバー部４０は、カバーボンド樹脂６２によってケース部３０に固定され、カバープレート５０を覆うように配置される。
【0034】
図４は、本発明の実施例１に係る圧力センサ１の内部構造を示す透過上面図である。詳細には、圧力センサ１のポートカバー部４０及びカバープレート５０を透過させた状態の上面図である。ＭＥＭＳセンサチップ１０は、表面側にダイアフラム１２の周縁に沿って設けられた複数のピエゾ抵抗素子１３、及び複数の電極パッド１４を備えている。また、ＡＳＩＣ２０もその表面側に複数の電極パッド２１を備えており、ＭＥＭＳセンサチップ１０の電極パッド１４とＡＳＩＣ２０の電極パッド２１の一部が導電性のワイヤー７１で接続される。
【0035】
図４において、リード３３は、平面視でケース部３０の外側にはみ出したアウターリード３３ａ（詳細には平面視でカバーボンド樹脂６２の外側に位置するアウターリード３３ａ）と、平面視でケース部３０の内側に位置するインナーリード３３ｂ（詳細には平面視でカバーボンド樹脂６２の内側に位置するインナーリード３３ｂ）を有する。ＡＳＩＣ２０の電極パッド２１は、外部配線との接続端子となるインナーリード３３ｂや、ダイパッド及びインナーリード３３ｂを兼ねるリード平面３２とワイヤー７１で接続されている。カバープレート５０は、この電極パッド２１がインナーリード３３ｂやリード平面３２とワイヤー７１で接続されている面よりも高い位置に配置される（さらに言及すると、カバープレート５０は、ＭＥＭＳセンサチップ１０及びＡＳＩＣ２０の表面よりも高い位置に配置される）。なお、ワイヤー７１と各電極との接続はワイヤーボンディングによって行われる。ここで、本実施例におけるリード平面３２及びリード３３は、本発明におけるリードフレームに相当する。なお、外部配線と接続可能に構成されていれば、必ずしもリード平面３２及びリード３３を用いる必要はない。
【0036】
また、カバープレート５０は、図３にも示す通り、固定部６３ａ及び接続部６４の二箇所においてケース部３０に固定されている。さらに、図３に示す通り、カバープレート５０がリード３３に電気的に接続している部分は、接続部６４の一箇所のみである。カバープレート５０が固定部６３ａ及び接続部６４の二箇所においてケース部３０に固定されていることで、ある程度の固定強度を維持しつつ、圧力センサ１の小型化を図ることができる。また、カバープレート５０がリード３３に電気的に接続している部分が接続部６４の一箇所のみであることで、リード３３の加工性が向上し、例えばリード３３に段差を設けることが容易になる。さらに、カバープレート５０を、ＭＥＭＳセンサチップ１０のＧＮＤまたはＶＤＤとのみ接続することができ、他の電位の電極との短絡を防止できる。さらに、カバープレート５０の電位をＧＮＤまたはＶＤＤとすることができ、ＭＥＭＳセンサチップ１０及びＡＳＩＣ２０のシールド効果を高めてノイズ耐性を高めることが可能となる。また、固定部６３ａ及び接続部６４は、いずれも平面視でアウターリード３３ａとインナーリード３３ｂを結ぶ線上（接続部６４に関しては、厳密には平面視でアウターリード３３ａとダイパッド及びインナーリード３３ｂを兼ねるリード平面３２を結ぶ線上）に位置する。
【0037】
＜圧力センサの製造フロー＞
なお、以下では、図５Ａ乃至図５Ｅに基づいて、本実施例に係る圧力センサ１の製造の流れを説明する。図５Ａは、圧力センサ１の製造フローにおいて、リード平面３２及びリード３３と、基準圧導入孔３１を備えるケース部３０とを結合した状態を示す概略断面図である。このような状態のリード平面３２に、ダイボンド樹脂６０を用いて、ＭＥＭＳセンサチップ１０及びＡＳＩＣ２０を実装（ダイボンディング）するとともに、電極パッド１４、電極パッド２１、リード平面３２、及びインナーリード３３ｂに対してワイヤー７１によるワイヤーボンディングを行い、これらを接続する（図５Ｂ）。
なお、以下では、図５Ａ乃至図５Ｅに基づいて、本実施例に係る圧力センサ１の製造の流れを説明する。図５Ａは、圧力センサ１の製造フローにおいて、リード平面３２及びリード３３と、基準圧導入孔３１を備えるケース部３０とを結合した状態を示す概略断面図である。このような状態のリード平面３２に、ダイボンド樹脂６０を用いて、ＭＥＭＳセンサチップ１０及びＡＳＩＣ２０を実装（ダイボンディング）するとともに、電極パッド１４、電極パッド２１、リード平面３２、及びインナーリード３３ｂに対してワイヤー７１によるワイヤーボンディングを行い、これらを接続する（図５Ｂ）。
【0038】
その後、固定部６３ａ及び接続部６４によってカバープレート５０をケース部３０に固定する（図５Ｃ）。さらに、ケース部３０の上端近傍にカバーボンド樹脂６２を塗布し（図５Ｄ）、カバーボンド樹脂６２により、導圧孔４１を備えるポートカバー部４０をケース部３０に結合させるとともに、パッケージを封止する（図５Ｅ）。なお、カバーボンド樹脂６２は、気体の漏気を防ぐためにポートカバー部４０とケース部３０を完全に封止する必要がある。そして、リード平面３２及びリード３３を個片化することにより、圧力センサ１チップが完成する。
【0039】
〔実施例２〕
次に、図６Ａ、図６Ｂを用いて、本発明の実施例２に係る圧力センサ２について説明する。圧力センサ２は、実施例１の圧力センサ１と多くの構成を共通にしているため、そのような構成については同一の符号を付し、改めての説明は省略する。また、圧力センサ２に示す構成を実施例１の圧力センサ１に適用することが可能である。
次に、図６Ａ、図６Ｂを用いて、本発明の実施例２に係る圧力センサ２について説明する。圧力センサ２は、実施例１の圧力センサ１と多くの構成を共通にしているため、そのような構成については同一の符号を付し、改めての説明は省略する。また、圧力センサ２に示す構成を実施例１の圧力センサ１に適用することが可能である。
【0040】
＜圧力センサの構成＞
図６Ａ、図６Ｂは、本発明の実施例２に係る圧力センサ２の内部構造を示す透過上面図である。実施例１の図４に示す圧力センサ１における固定部６３ａの穴部の数より、図６Ａに示す圧力センサ２における固定部６３ａの穴部の数の方が多い（以下、図６Ａに示す全ての固定部６３ａを「島状の固定部」という）。また、実施例１の図４に示す圧力センサ１における固定部６３ａの穴部の面積より、図６Ｂに示す圧力センサ２における固定部６３ｂの穴部の面積の方が広い（以下、図６Ｂに示す全ての固定部６３ｂを「線状の固定部」という）。図６Ｂにおいて、接続部６４は線状の固定部上に形成されている。
図６Ａ、図６Ｂは、本発明の実施例２に係る圧力センサ２の内部構造を示す透過上面図である。実施例１の図４に示す圧力センサ１における固定部６３ａの穴部の数より、図６Ａに示す圧力センサ２における固定部６３ａの穴部の数の方が多い（以下、図６Ａに示す全ての固定部６３ａを「島状の固定部」という）。また、実施例１の図４に示す圧力センサ１における固定部６３ａの穴部の面積より、図６Ｂに示す圧力センサ２における固定部６３ｂの穴部の面積の方が広い（以下、図６Ｂに示す全ての固定部６３ｂを「線状の固定部」という）。図６Ｂにおいて、接続部６４は線状の固定部上に形成されている。
【0041】
島状の固定部の穴部の開口部の面積及び線状の固定部の穴部の開口部の面積はいずれも、図４に示す固定部６３ａの開口部の面積より大きい。すなわち、実施例２に係る圧力センサ２においては、実施例１に係る圧力センサ１と比較して、カバープレート５０のケース部３０に対する固定強度が高い。
【0042】
図６Ａと図６Ｂを比較すると、島状の固定部の穴部の開口部の面積は、線状の固定部の穴部の開口部の面積より小さい。すなわち、圧力センサ２の製造において、カバープレート５０のケース部３０に対する固定に要するコストを低減することを優先する場合は島状の固定部を採用することが望ましく、カバープレート５０のケース部３０に対する固定強度を高くすることを優先する場合は線状の固定部を採用することが望ましい。
【0043】
〔実施例３〕
次に、図７Ａ、図７Ｂを用いて、本発明の実施例３に係る圧力センサ３について説明する。圧力センサ３は、実施例１の圧力センサ１と多くの構成を共通にしているため、そのような構成については同一の符号を付し、改めての説明は省略する。また、圧力センサ３に示す構成を実施例１及び２の圧力センサ１、２に適用することが可能である。
次に、図７Ａ、図７Ｂを用いて、本発明の実施例３に係る圧力センサ３について説明する。圧力センサ３は、実施例１の圧力センサ１と多くの構成を共通にしているため、そのような構成については同一の符号を付し、改めての説明は省略する。また、圧力センサ３に示す構成を実施例１及び２の圧力センサ１、２に適用することが可能である。
【0044】
＜圧力センサの構成＞
図７Ａは、本発明の実施例３に係る圧力センサ３の内部構造を示す概略断面図である。カバープレート５０が接続部６４の一箇所のみを介してリード３３に電気的に接続している点は、実施例１の圧力センサ１及び実施例２の圧力センサ２と同様である。図７Ｂは、図７Ａに示す点線（ｃ）で囲った部分を拡大して示す説明図である。カバープレート５０は、固定部６３ｃによってケース部３０に固定され、固定部６３ｃの穴部は無底であり、ケース部３０上からリード３３まで貫通している。これによって、実施例１の圧力センサ１における固定部６３ａと比較して、固定強度を高くすることができる。なお、固定部６３ｃを介してカバープレート５０がリード３３に電気的に接続し、ショート不良によって圧力センサ３が損傷することを防止するため、固定部６３ｃは絶縁性材料を有することが必須である。
図７Ａは、本発明の実施例３に係る圧力センサ３の内部構造を示す概略断面図である。カバープレート５０が接続部６４の一箇所のみを介してリード３３に電気的に接続している点は、実施例１の圧力センサ１及び実施例２の圧力センサ２と同様である。図７Ｂは、図７Ａに示す点線（ｃ）で囲った部分を拡大して示す説明図である。カバープレート５０は、固定部６３ｃによってケース部３０に固定され、固定部６３ｃの穴部は無底であり、ケース部３０上からリード３３まで貫通している。これによって、実施例１の圧力センサ１における固定部６３ａと比較して、固定強度を高くすることができる。なお、固定部６３ｃを介してカバープレート５０がリード３３に電気的に接続し、ショート不良によって圧力センサ３が損傷することを防止するため、固定部６３ｃは絶縁性材料を有することが必須である。
【0045】
〔実施例４〕
次に、図８Ａ、図８Ｂを用いて、本発明の実施例４に係るカバープレート５０ａについて説明する。カバープレート５０ａは、実施例１乃至３の圧力センサ１、２、３に適用することが可能である（すなわち、カバープレート５０の代わりに用いることが可能である）。
次に、図８Ａ、図８Ｂを用いて、本発明の実施例４に係るカバープレート５０ａについて説明する。カバープレート５０ａは、実施例１乃至３の圧力センサ１、２、３に適用することが可能である（すなわち、カバープレート５０の代わりに用いることが可能である）。
【0046】
＜カバープレートの構成＞
図８Ａは、本発明の実施例４に係るカバープレート５０ａの最外層を示す上面図である。実施例１において、カバープレート５０が導電性の金属素材により形成される板状部材であることを例示したが、全面が導電性の金属素材により形成される必要はなく、図８Ａに示すように、カバープレート５０ａは、導電膜５１が接続部６４と電気的に接続していれば絶縁膜５２を含んでいてもよい。図８Ｂは、実施例４に係るカバープレート５０ａの最外層及び中間層を示す上面図及び透過上面図である。図８Ｂにおける上側の図が、接続部６４を除いて絶縁膜５２のみから形成される最外層であり、図８Ｂにおける下側の図が、導電膜５１が接続部６４と電気的に接続している箇所を含んで絶縁膜５２から形成される中間層である。図８Ｂには、プリント基板としてのカバープレート５０ａを示す。実施例１乃至３に示す圧力センサ１、２、３に対して、図８Ａに示すカバープレート５０ａと図８Ｂに示すカバープレート５０ａのいずれを適用してもよい。
図８Ａは、本発明の実施例４に係るカバープレート５０ａの最外層を示す上面図である。実施例１において、カバープレート５０が導電性の金属素材により形成される板状部材であることを例示したが、全面が導電性の金属素材により形成される必要はなく、図８Ａに示すように、カバープレート５０ａは、導電膜５１が接続部６４と電気的に接続していれば絶縁膜５２を含んでいてもよい。図８Ｂは、実施例４に係るカバープレート５０ａの最外層及び中間層を示す上面図及び透過上面図である。図８Ｂにおける上側の図が、接続部６４を除いて絶縁膜５２のみから形成される最外層であり、図８Ｂにおける下側の図が、導電膜５１が接続部６４と電気的に接続している箇所を含んで絶縁膜５２から形成される中間層である。図８Ｂには、プリント基板としてのカバープレート５０ａを示す。実施例１乃至３に示す圧力センサ１、２、３に対して、図８Ａに示すカバープレート５０ａと図８Ｂに示すカバープレート５０ａのいずれを適用してもよい。
【0047】
〔実施例５〕
次に、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃを用いて、本発明の実施例５に係る圧力センサ４について説明する。圧力センサ４は、実施例１の圧力センサ１と多くの構成を共通にしているため、そのような構成については同一の符号を付し、改めての説明は省略する。また、圧力センサ４に示す構成を実施例１乃至３の圧力センサ１、２、３に適用することが可能である。また、実施例４のカバープレート５０ａは、圧力センサ４に適用することが可能である。
次に、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃを用いて、本発明の実施例５に係る圧力センサ４について説明する。圧力センサ４は、実施例１の圧力センサ１と多くの構成を共通にしているため、そのような構成については同一の符号を付し、改めての説明は省略する。また、圧力センサ４に示す構成を実施例１乃至３の圧力センサ１、２、３に適用することが可能である。また、実施例４のカバープレート５０ａは、圧力センサ４に適用することが可能である。
【0048】
＜圧力センサの構成＞
図９Ａは、本発明の実施例５に係る圧力センサ４の外観を示す透過上面図である。図９Ａに示すように、平面視でカバープレート５０ｂの面積はポートカバー部４０ａの面積と比較して小さい（図９Ａにおいて、カバープレート５０ｂの上にポートカバー部４０ａが覆い被さっている）。図９Ｂは、図９Ａに示す圧力センサ４のうち、ポートカバー部４０ａ及びカバープレート５０ｂに係る側面図である。図９Ｂに示す通り、カバープレート５０ｂはポートカバー部４０ａに一体成型されている。側面視でカバープレート５０ｂは、図９Ｂにおけるポートカバー部４０ａの右側において密着して固定されており、ポートカバー部４０ａの左側においてはポートカバー部４０ａとカバープレート５０ｂの間に空間が生じている。逆に、カバープレート５０ｂは、ポートカバー部４０ａの左側において密着して固定されており、ポートカバー部４０ａの右側においてポートカバー部４０ａとカバープレート５０ｂの間に空間が生じていてもよい。図９Ｃは、図９Ａに示す圧力センサ
４のＣＣ断面を示す概略断面図である。導圧孔４１ａから流入した気体は、カバープレート５０ｂとポートカバー部４０ａの狭い空間を通るが、その狭い空間は図９Ｃ（図９Ｂでもよい）における左側においてのみ形成されている。このため、流入した気体は分岐して二方向にカバープレート５０ｂを迂回することなく、一方向にカバープレート５０ｂを迂回して流れやすい。
図９Ａは、本発明の実施例５に係る圧力センサ４の外観を示す透過上面図である。図９Ａに示すように、平面視でカバープレート５０ｂの面積はポートカバー部４０ａの面積と比較して小さい（図９Ａにおいて、カバープレート５０ｂの上にポートカバー部４０ａが覆い被さっている）。図９Ｂは、図９Ａに示す圧力センサ４のうち、ポートカバー部４０ａ及びカバープレート５０ｂに係る側面図である。図９Ｂに示す通り、カバープレート５０ｂはポートカバー部４０ａに一体成型されている。側面視でカバープレート５０ｂは、図９Ｂにおけるポートカバー部４０ａの右側において密着して固定されており、ポートカバー部４０ａの左側においてはポートカバー部４０ａとカバープレート５０ｂの間に空間が生じている。逆に、カバープレート５０ｂは、ポートカバー部４０ａの左側において密着して固定されており、ポートカバー部４０ａの右側においてポートカバー部４０ａとカバープレート５０ｂの間に空間が生じていてもよい。図９Ｃは、図９Ａに示す圧力センサ
４のＣＣ断面を示す概略断面図である。導圧孔４１ａから流入した気体は、カバープレート５０ｂとポートカバー部４０ａの狭い空間を通るが、その狭い空間は図９Ｃ（図９Ｂでもよい）における左側においてのみ形成されている。このため、流入した気体は分岐して二方向にカバープレート５０ｂを迂回することなく、一方向にカバープレート５０ｂを迂回して流れやすい。
【0049】
圧力センサ４の製造フローにおいて、ポートカバー部４０ａをカバープレート５０ｂに一体成型することで、カバープレート５０ｂを固定部６３ａ、６３ｂ、６３ｃによってケース部３０に固定しなくても、ポートカバー部４０ａをカバーボンド樹脂６２によってケース部３０に固定すれば十分な固定強度を得ることができる。また、実装工数を削減することも可能である。
【0050】
＜付記１＞
センサ素子（１０）と、
凹部を有し、当該凹部に前記センサ素子を収容する筐体（３０）と、
外部配線と接続可能であり、前記センサ素子の電極が接続されるリードフレーム（３２、３３）と、
前記凹部の底面と対向するように配置されるカバープレート（５０、５０ａ、５０ｂ）と、
外気導入孔（４１、４１ａ）を有し、前記カバープレートを覆うように配置されるポートカバー（４０、４０ａ）と、を備え、
前記カバープレートは複数箇所（６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６４）において前記筐体または前記ポートカバーに固定され、当該複数箇所のうち一箇所は前記リードフレームと電気的に接続されることによって所定電位に維持されることを特徴とする、センサ。
センサ素子（１０）と、
凹部を有し、当該凹部に前記センサ素子を収容する筐体（３０）と、
外部配線と接続可能であり、前記センサ素子の電極が接続されるリードフレーム（３２、３３）と、
前記凹部の底面と対向するように配置されるカバープレート（５０、５０ａ、５０ｂ）と、
外気導入孔（４１、４１ａ）を有し、前記カバープレートを覆うように配置されるポートカバー（４０、４０ａ）と、を備え、
前記カバープレートは複数箇所（６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６４）において前記筐体または前記ポートカバーに固定され、当該複数箇所のうち一箇所は前記リードフレームと電気的に接続されることによって所定電位に維持されることを特徴とする、センサ。
【符号の説明】
【0051】
１、２、３、４ ：圧力センサ
１０ ：ＭＥＭＳセンサチップ
１１ ：圧力基準室
１２ ：ダイアフラム
１３ ：ピエゾ抵抗素子
１４、２１ ：電極パッド
２０ ：ＡＳＩＣ
３０ ：ケース部
３１ ：基準圧導入孔
３２ ：リード平面
３３ ：リード
３３ａ ：アウターリード
３３ｂ ：インナーリード
４０、４０ａ ：ポートカバー部
４１、４１ａ ：導圧孔
５０、５０ａ、５０ｂ ：カバープレート
５１ ：導電膜
５２ ：絶縁膜
６０ ：ダイボンド樹脂
６２ ：カバーボンド樹脂
６３ａ、６３ｂ、６３ｃ ：固定部
６４ ：接続部
７１ ：ワイヤー
１０ ：ＭＥＭＳセンサチップ
１１ ：圧力基準室
１２ ：ダイアフラム
１３ ：ピエゾ抵抗素子
１４、２１ ：電極パッド
２０ ：ＡＳＩＣ
３０ ：ケース部
３１ ：基準圧導入孔
３２ ：リード平面
３３ ：リード
３３ａ ：アウターリード
３３ｂ ：インナーリード
４０、４０ａ ：ポートカバー部
４１、４１ａ ：導圧孔
５０、５０ａ、５０ｂ ：カバープレート
５１ ：導電膜
５２ ：絶縁膜
６０ ：ダイボンド樹脂
６２ ：カバーボンド樹脂
６３ａ、６３ｂ、６３ｃ ：固定部
６４ ：接続部
７１ ：ワイヤー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】