JP2006084337A - Semiconductor pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体圧力センサに関するものである。 The present invention relates to a semiconductor pressure sensor.
従来、腕時計や家電製品、さらには自動車、航空機等に至る幅広い分野において用いられる圧力センサがある。その一種としてシリコン結晶板の上面にピエゾ抵抗を形成し、これらのピエゾ抵抗を感圧部として圧力を検出する半導体圧力センサがある。この半導体圧力センサは、半導体製造プロセス技術をそのまま転用することができるため製造が容易で、構造が簡素にできるという利点がある。また、電圧感度が極めて大きく、簡単に増幅可能であるため精度の良い圧力センサが得られることから様々な分野で広く用いられている。 Conventionally, there are pressure sensors used in a wide range of fields such as wristwatches, home appliances, automobiles, airplanes and the like. As one type, there is a semiconductor pressure sensor that forms piezoresistors on the upper surface of a silicon crystal plate and detects pressure using these piezoresistors as a pressure-sensitive portion. This semiconductor pressure sensor is advantageous in that it can be easily manufactured because the semiconductor manufacturing process technology can be used as it is, and the structure can be simplified. In addition, since the voltage sensitivity is extremely large and can be easily amplified, an accurate pressure sensor can be obtained, so that it is widely used in various fields.
図3は従来の半導体圧力センサを示す斜視図で、図4は図3の対角断面図である。3はシリコン結晶基板からなる半導体圧力センサチップである(以下単にチップという)。該チップ3は受圧面を上面にし、外ケース11の底部所定位置に図示しない接着材により固定されている。12a、12b、12c、12dは金属ピンで、外ケース11を貫通する形態で埋設されており、前記外ケース11内部に位置する前記金属ピン12a、12b、12c、12dの端部と前記チップ3上に設けられたボンディングパッド6は、ボンディングワイヤー4によりそれぞれ接続されている。ガラス接着材15は金属ピン12a、12b、12c、12dを接着固定するものである。前記外ケース11の外部底面方向に突出する前記金属ピン12a、12b、12c、12dの端部は、図示しない回路基板のスルーホールに挿入され半田付けにて接続される構成で実装されるものである。
FIG. 3 is a perspective view showing a conventional semiconductor pressure sensor, and FIG. 4 is a diagonal sectional view of FIG.
外ケース11は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PPO(ポリフェニレンオキサイド)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PET(ポリエチレンテレフタレート)等の樹脂を射出成形して形成したものやセラミック材から成るものが好適に用いられている。
The
外ケース11内部には図示しないゲル状のポッティング樹脂が、チップ3の受圧面及びボンディングワイヤー4を覆うように充填され半導体圧力センサが構成される。該構成により、前記ゲル状ポッティング樹脂を介してチップ3に圧力が加わると、その圧力に応じてピエゾ抵抗の抵抗値が変化し、この抵抗値に基づき圧力が測定される(例えば、特許文献1参照)。
前記従来構成による半導体圧力センサは、外部回路基板との接続手段として金属ピン12a、12b、12c、12dが利用されることとなるため、外部回路基板側にピンの挿入穴等スルーホールの加工が必須となり、実装コストを増大させている。さらに、半田付けの状態の検査工程においては、半導体圧力センサ実装面とは反対側の裏面を検査することとなり、後工程においても工数を増加させコストを増大させる要因となる。また、従来構成では表面実装に対応が難しく自動化の妨げとなり、結果的に製造コストを増大させてしまうという問題点があった。また、実装形態も多様化してきており、半導体圧力センサの裏面側のみの半田付けに限らず、側面部からも半田付けするような複数方向からの半田実装が可能となる構成も望まれている。
In the conventional semiconductor pressure sensor, the
本発明は、前記問題点に鑑み、実装コストが安価で、実装形態の多様化に対応した表面実装が可能な半導体圧力センサを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor pressure sensor that can be mounted on the surface at a low mounting cost and can be used in a variety of mounting forms.
一端面を開口とする断面が凹形状に形成された外ケースと、前記外ケースに埋設された導電部材と、圧力を検知して検知レベルに応じた電気信号を発生する半導体圧力センサチップと、前記半導体圧力センサチップと前記導電部材とを導通させるワイヤーとを備え、前記半導体圧力センサチップの受圧面と前記外ケースの開口とが一致する向きにて前記半導体圧力センサチップを前記外ケース内部に搭載し、前記外ケース内に保護部材を充填して成る半導体圧力センサにおいて、前記導電部材の一部が、前記外ケースの外部底面と外部側面に露出し、さらに前記外ケースの内側には前記ワイヤーとの接続端面が露出するように前記導電部材が埋設されて成る半導体圧力センサとする。 An outer case having a concave cross-section with one end face as an opening; a conductive member embedded in the outer case; a semiconductor pressure sensor chip that detects pressure and generates an electrical signal in accordance with a detection level; A wire for conducting the semiconductor pressure sensor chip and the conductive member, and the pressure sensor surface of the semiconductor pressure sensor chip and the opening of the outer case are aligned with each other inside the outer case. A semiconductor pressure sensor mounted and filled with a protective member in the outer case, a part of the conductive member is exposed on an outer bottom surface and an outer side surface of the outer case, and further on the inner side of the outer case The semiconductor pressure sensor is formed by embedding the conductive member so that the connection end face with the wire is exposed.
前記導電部材のワイヤー接続端面は、前記半導体チップの受圧面と平行であり、前記外ケースの開口部端面より底面方向に位置する形態の半導体圧力センサとする。 The wire connecting end surface of the conductive member is parallel to the pressure receiving surface of the semiconductor chip, and is a semiconductor pressure sensor in a form positioned in the bottom direction from the opening end surface of the outer case.
導電部材の一部が前記外ケースの外部底面と外部側面に露出する構成としたので面実装が容易になる。また、外部底面と外部側面の両方向に導電部材の一部を露出させた構成であるため、両方向から半田実装することができ、実装形態の多様化に対応できる。 Since a part of the conductive member is exposed on the outer bottom surface and the outer side surface of the outer case, surface mounting becomes easy. In addition, since a part of the conductive member is exposed in both directions of the outer bottom surface and the outer side surface, solder mounting can be performed from both directions, which can cope with diversification of mounting forms.
一端面を開口とする断面が凹形状に形成された外ケースと、前記外ケースに埋設された導電部材と、圧力を検知して検知レベルに応じた電気信号を発生する半導体圧力センサチップと、前記半導体圧力センサチップと前記導電部材とを導通させるワイヤーとを備え、前記半導体圧力センサチップの受圧面と前記外ケースの開口とが一致する向きにて前記半導体圧力センサチップを前記外ケース内部に搭載し、前記外ケース内に保護部材を充填して成る半導体圧力センサにおいて、前記導電部材の一部が前記外ケースの外部底面と外部側面に露出し、さらに前記外ケースの内側には前記ワイヤーとの接続端面が露出するように埋設して半導体圧力センサを構成する。
以下本発明の半導体圧力センサの実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
An outer case having a concave cross-section with one end face as an opening; a conductive member embedded in the outer case; a semiconductor pressure sensor chip that detects pressure and generates an electrical signal according to a detection level; A wire for conducting the semiconductor pressure sensor chip and the conductive member, and the pressure sensor surface of the semiconductor pressure sensor chip and the opening of the outer case are aligned with each other inside the outer case. In the semiconductor pressure sensor mounted and filled with a protective member in the outer case, a part of the conductive member is exposed on the outer bottom surface and the outer side surface of the outer case, and further, the wire is disposed on the inner side of the outer case. The semiconductor pressure sensor is configured to be embedded so that the connection end face is exposed.
Hereinafter, embodiments of the semiconductor pressure sensor of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係わる半導体圧力センサの構造を示す概略斜視図で、図2はその対角の断面図である。図1において、1はセラミック製で角形器状の外ケースである。該外ケース1の角部付近には導電部材2aから2dが埋設されている。外ケース1を貫通した形態で、その内側より外部底面部および外部側面部に導電部材2aから2dの一部面が現れるように、ガラス接着(図2で説明)され配置されている。導電部材2aから2dの一部露出部は、外ケース1の外部底面および外部側面とほぼ同一面と成るように配置されている。この導電部材2aから2dの上端面は、外ケース1の内部に向かい大きくせり出した形態となっており、ボンディングワイヤー4が接続される。ここで、ボンディングワイヤー4は金線が利用されているため、その接続強度を得るために導電部材2aから2dの少なくとも上端面(ボンディングワイヤー4との接続端面)は金メッキにて表面処理されている。さらに、角形器状の外ケース1の中央部に半導体圧力センサチップ3(以下単にチップという)が受圧面(検知部)を外ケース1の開口方向に向け、接着材により固定配置されている(接着剤は不図示)。チップ3の上端面には検知部の他、ボンディングパッド6が設けられており、前記説明の導電部材2aから2dと各々がボンディングワイヤー4にて接続され、外ケース1の外部と導通となる。このように、角形器状の外ケース1の内部構造が各種所定配置された後、一般的手法であるゲル状のポッティング樹脂(不図示)を充填して半導体圧力センサが完成となる。前記構成によれば、導電部材2aから2dの一部露出部が、外ケース1外周面とほぼ同一面と成るように配置されているので、表面実装が容易な構成となる。また、導電部材2aから2dが、外ケース1の外部底面部と外部側面部の両方向にその一部を露出する構成となるので、半導体圧力センサの実装において、裏面(外部底面部の露出部)のみならず側面(外部側面部の露出部)での半田実装が可能となり、多様な実装形態に対応できる。尚、本構成によれば、半田付け状態の検査が実装面方向から行えるので、検査工程が簡略化できる。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the structure of a semiconductor pressure sensor according to the present invention, and FIG. 2 is a diagonal sectional view thereof. In FIG. 1,
図2において、外ケース1の外部側面部および外部底面部とほぼ同一面と成るように配置された導電部材2aから2dを、ガラス接着材5により固定する。ここで、外ケース1と導電部材2aから2dとのそれぞれの部品隙間にガラス接着材5が流入して接着しても問題ないが、チップ3が接着固定される所定位置にガラス接着材5が流れ込むことは好ましくない。したがって、図2では、チップ3の所定位置をガラス接着材5が固定しようとしている面より高くしている(段部を設けた構成)。また、この形状に限らず前述のチップ3が接着固定される所定位置にガラス接着材5が流れ込むことを防止する形状であればこれに限定されるものではない。さらに、チップ3の受圧面(検知部)と導電部材2aから2dのボンディングワイヤー4との接続端面は平行で、チップ3の上端面に位置するボンディングパッド6の高さと、導電部材2aから2dのボンディングワイヤー4との接続端面はおおむね一致した構成である。これにより、ボンディングワイヤー4の接続が容易になり、ボンディング精度がよくなる。加えて、ボンディングワイヤー4のループ高さよりやや高い位置まで外ケース1の側壁(全周にわたり)を設けることで、ポッティング樹脂(不図示)でボンディングワイヤー4を保護出来るまで充填しても、ポッティング樹脂が外ケース1の外へ流れ出ることが無い。
In FIG. 2, the
前記のごとく、本発明の一実施例を説明したが、セラミック製の角形器状の外ケース1は絶縁部材であれば良く樹脂材で構成することも可能であり、導電部材2aから2dを固定する手段は、ガラス接着のみ成らずエポキシ接着等でも可能である。また、ボンディングワイヤー4はボンディング方法を変えるとアルミ線でも可能で、アルミ線を用いる場合には、導電部材2aから2dの少なくとも上端面(ボンディングワイヤー4を接続する面)の金メッキが不要となる。このように、本発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を実施し得るのはもちろんである。
As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, the ceramic rectangular
次に、他の実施例について、図5、図6を参照して説明する。図5は本発明に係わる半導体圧力センサの構造を示す概略斜視図で、図6はその対角の断面図である。 Next, another embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a schematic perspective view showing the structure of a semiconductor pressure sensor according to the present invention, and FIG. 6 is a diagonal sectional view thereof.
図5において、セラミック製の角形器状の外ケース21、この角部に角柱状の導電部材22aから22dが配置されている。外ケース21を貫通した形態で、その内側より外部底面部および外部側面部に角柱状の導電部材22aから22dの一部が露出するように、ガラス接着(図6で説明)されて配置し、外ケース21の角部の曲率と一致するように角柱状の導電部材22aから22dの稜線部も適切にほぼ同様に曲率処理されている。この角柱状の導電部材22aから22dの上端面は、外ケース21の内部に向かい大きくせり出した形態となっており、ボンディングワイヤー4が接続され、実施例1のごとく利用される。
In FIG. 5, a rectangular prism-shaped
図6は、外ケース21の外部側面および外部底面とほぼ同一面と成るように配置された導電部材22aから22dを、ガラス接着材25により固定する。前記構成により、導電部材22aから22dの一部露出部が、外ケース1外周面とほぼ同一面と成るように配置されているので、表面実装が容易な構成となる。また、導電部材22aから22dが、外ケース1の外部底面部と外部側面部の両方向にその一部を露出する構成となるので、両方向を実装面とすることができ、実装形態の多様化に対応できる。
In FIG. 6, the
さらに、他の実施例について図7、図8を参照して説明する。図7は本発明に係わる半導体圧力センサの構造を示す概略斜視図で、図8は図7の断面図である。 Furthermore, another embodiment will be described with reference to FIGS. 7 is a schematic perspective view showing the structure of a semiconductor pressure sensor according to the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view of FIG.
図7において、セラミック製の角形器状の外ケース31、この角形状の辺に相当する部分のおおむね中央部に角柱状の導電部材32aから32dが配置されている。外ケース31を貫通した形態で、その内側より外部底面部および外部側面部に角柱状の導電部材32aから32dの一部が露出するように、ガラス接着(図8で説明)されて配置している。この角柱状の導電部材32aから32dの上端面は、外ケース31の内部に向かい大きくせり出した形態となっており、ボンディングワイヤー4が接続され、実施例1のごとく利用される。
In FIG. 7, prismatic
図8は、外ケース31の外部底面部および外部側面部とほぼ同一面と成るように配置された角柱状の導電部材32aから32dを、ガラス接着材35により固定する。前記構成により、導電部材32aから32dの一部露出部が、外ケース31の外周面とほぼ同一面と成るように配置されているので、表面実装が容易な構成となる。また、導電部材32aから32dが、外ケース31の外部底面部と外部側面部の両方向にその一部を露出する構成となるので、両方向を実装面とすることができ、実装形態の多様化に対応できる。前記導電部材32aから32dはボンディングパッド6との位置関係、さらには外部回路基板への実装位置を考慮し適宜設定することが可能である。
In FIG. 8, prismatic
1 外ケース
2a 導電部材
2b 導電部材
2c 導電部材
2d 導電部材
3 半導体圧力センサチップ
4 ボンディングワイヤー
5 ガラス接着材
6 ボンディングパッド
11 外ケース
12a 金属ピン
12b 金属ピン
12c 金属ピン
12d 金属ピン
15 ガラス接着材
21 外ケース
22a 導電部材
22b 導電部材
22c 導電部材
22d 導電部材
25 ガラス接着材
31 外ケース
32a 導電部材
32b 導電部材
32c 導電部材
32d 導電部材
35 ガラス接着材
1
Claims (2)
前記外ケースに埋設された導電部材と、
圧力を検知して検知レベルに応じた電気信号を発生する半導体圧力センサチップと、
前記半導体圧力センサチップと前記導電部材とを導通させるワイヤーとを備え、
前記半導体圧力センサチップの受圧面と前記外ケースの開口とが一致する向きにて前記半導体圧力センサチップを前記外ケース内部に搭載し、
前記外ケース内に保護部材を充填して成る半導体圧力センサにおいて、
前記導電部材の一部が前記外ケースの外部底面と外部側面に露出し、さらに前記外ケースの内側には前記ワイヤーとの接続端面が露出するように前記導電部材が埋設されて成ることを特徴とする半導体圧力センサ。 An outer case having a concave cross section with one end face as an opening;
A conductive member embedded in the outer case;
A semiconductor pressure sensor chip that detects pressure and generates an electrical signal according to the detection level; and
A wire for conducting the semiconductor pressure sensor chip and the conductive member;
The semiconductor pressure sensor chip is mounted inside the outer case in a direction in which the pressure receiving surface of the semiconductor pressure sensor chip and the opening of the outer case match.
In the semiconductor pressure sensor formed by filling a protective member in the outer case,
A part of the conductive member is exposed on the outer bottom surface and the outer side surface of the outer case, and the conductive member is embedded inside the outer case so that a connection end surface with the wire is exposed. A semiconductor pressure sensor.
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- 2004-09-16 JP JP2004269921A patent/JP2006084337A/en active Pending
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