JP2008008661A

JP2008008661A - 静電容量型センサの実装構造

Info

Publication number: JP2008008661A
Application number: JP2006176804A
Authority: JP
Inventors: Sumihisa Fukuda; 純久福田; Koji Sakai; 浩司境; Atsushi Ishigami; 敦史石上; Ryosuke Meshii; 良介飯井
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2008-01-17

Abstract

【課題】静電容量型センサの構造を変更することなく、常に安定したセンサ出力を得ることを可能にする。
【解決手段】表面に接地電極１１が形成された基板１２と、底面が接地電極１１に接触すると共に静電容量型センサチップ１３を内部に収容するモールド樹脂１４と、モールド樹脂１４を支持すると共に静電容量型センサチップ１３から基板１２への出力端子として機能するリードフレーム１５とを備え、リードフレーム１５は基板１２表面上に形成された突出部１６において基板１２と接続されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、加速度等の物理量を検知する静電容量型センサの実装構造に関する。

従来より、揺動可能に構成された重りに設けられた可動電極と可動電極に対向配置された固定電極を有し、重りが揺動することによって電極間の隙間幅が変化することに伴う静電容量の変化を検知することにより、加速度等の物理量を検知する静電容量型センサが知られている（特許文献１，２参照）。このような静電容量型センサは、ＩＣ等と共に樹脂パッケージ内に収容し、基板上の接地電極の上方に所定間隔を空けて樹脂パッケージを対向配置することにより、基板上に実装される。
特開平７−１５９４３２号公報特開２００５−９１０３０号公報

従来の静電容量型センサの実装構造では、静電容量型センサは基板上の接地電極上方に所定間隔を空けて樹脂パッケージを対向配置することにより基板上に実装されるので、静電容量型センサと基板上の接地電位との間に静電容量Ｃｇが発生する。この静電容量Ｃｇがあらゆる条件下において常に一定であれば物理量を正確に検知することができるが、実際には温度，湿度，基板の変形，若しくは樹脂パッケージ取付時の微小な位置ずれ等の原因によって静電容量Ｃｇは変動する。このため、従来の静電容量型センサの実装構造によれば、静電容量センサの出力に変動（誤差）が生じ、物理量を高精度に検知することができない。

このような問題を解決するために、センサチップ内に検出極側のコンデンサと参照極側コンデンサの２組のコンデンサを設ける方法が提案されている。この方法では、検出極側のコンデンサの静電容量（Ｃ１＋Ｃｇ）は可動電極と固定電極の組み合わせとほぼ同様に重りの揺動に伴い変動するが、参照極側のコンデンサの静電容量（Ｃ２＋Ｃｇ）は重りに近い位置に重りの揺動の影響を受けないように設置されるているので重りの揺動に伴い変動しない。従って、２つのコンデンサの静電容量の差分値を検出値として算出することにより静電容量Ｃｇの影響を除去することができる。しかしながら、このような手法によれば、静電容量型センサの精度や信頼性は向上するものの、構造が複雑化，大型化するために、製造プロセスが複雑になり、製造コストの増加を招く。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、静電容量型センサの構造を変更することなく、常に安定したセンサ出力を得ることが可能な静電容量型センサの実装構造を提供することにある。

本発明に係る静電容量型センサの実装構造は、表面に接地電極が形成された基板と、底面が接地電極と接すると共に内部に静電容量型センサを収容するパッケージ部と、パッケージ部を支持すると共に静電容量型センサの出力端子として機能するリードフレーム部と、基板表面に形成された突出部とを備え、リードフレーム部は突出部において基板と接続されている。

本発明に係る静電容量型センサの実装構造によれば、接地電極とパッケージ部が接触することにより、静電容量型センサと接地電位間に発生する静電容量が常に一定の値に保たれるので、静電容量型センサの構造を変更することなく、常に安定したセンサ出力を得ることができる。

本発明は、例えば図１に示すような静電容量型センサを基板に実装する処理に適用することができる。なお、図１に示す静電容量型センサは、ガラス基板１ａ，１ｂによりＳｉ基板２を挟持した構造を有し、Ｓｉ基板２の上面には凹部３が形成されている。また、Ｓｉ基板２の凹部３部分には、可動電極が形成された重り部４が形成され、この重り部４はビーム４によって揺動可能な状態で支持されている。さらに、重り部４に対向するガラス基板１ｂの裏面側には固定電極６が形成されている。このような構成を有する静電容量型センサでは、加速度等の物理量が加わった際、重り部４が揺動することによって可動電極と固定電極６間の隙間幅ｄ（図２参照）が変化し、さらに隙間幅の変化に伴い静電容量が変化するので、端子７ａ，７ｂ（図２参照）から静電容量の変化を検知することにより物理量を検知することができる。

本発明の実施形態となる静電容量型センサの実装構造は、図３に示すように、表面に接地電極１１が形成された基板１２と、底面が接地電極１１に接触すると共に静電容量型センサチップ（以下センサチップと略記）１３を内部に収容するモールド樹脂１４と、モールド樹脂１４を支持すると共にセンサチップ１３から基板１２への出力端子として機能するリードフレーム１５とを備え、リードフレーム１５は基板１２表面上に形成された突出部１６において基板１２と接続されている。このような構成によれば、接地電極１１とモールド樹脂１４の底面部が接続されているので、センサチップ１３と接地電位１１との間に発生する静電容量Ｃｇは常に一定になる。従って、このような実装構造によれば、静電容量型センサの構造を変更することなく、常に安定したセンサ出力を得ることができる。

なお、上記突出部１６としては、クリームはんだ材料を用いることが望ましい。またこの場合、リフロープロセスを用いて接地電極１１とモールド樹脂１４間にクリームはんだ材料を充填させることにより、基板１２に部品を実装する際のリフロープロセスの際に上記実装構造を容易に形成することができる。

また、上記突出部１６として導電性ペースト材料を用いてもよい。導電性ペーストを用いた場合には、突出部１６の充填や硬化に高い加温処理が必要とならないので、加温処理によってセンサチップ１３が劣化することを防止できる。

また、上記突出部１６として泥状導電性高分子材料やシート状導電性高分子材料を用いてもよい。導電性高分子材料を用いた場合には、モールド樹脂１４を実装する際に突出部１６を塗布するだけで容易に上記実装構造を形成することができる。

また、上記突出部１６として、アルミニウムや真鍮等の軟質の金属薄膜を用いてもよい。軟質の金属薄膜を用いた場合には、モールド樹脂１４を実装する際に突出部１６を圧着するだけで容易に上記実装構造を形成することができる。なお、金属薄膜は硬質のものであってもよい。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明の実施形態となる静電容量型センサの構成を示す模式図である。図１に示す静電容量型センサの動作を説明するための回路図である。本発明の実施形態となる静電容量型センサの実装構造を示す模式図である。

符号の説明

１１：接地電極
１２：基板
１３：センサチップ
１４：モールド樹脂
１５：リードフレーム
１６：突出部

Claims

表面に接地電極が形成された基板と、
底面が前記接地電極と接すると共に内部に静電容量型センサを収容するパッケージ部と、
前記パッケージ部を支持すると共に前記静電容量型センサの出力端子として機能するリードフレーム部と、
前記基板表面に形成された突出部とを備え、
前記リードフレーム部は前記突出部において前記基板と接続されていることを特徴とする静電容量型センサの実装構造。
請求項１に記載の静電容量型センサの実装構造であって、前記突出部ははんだ材料により形成されていることを特徴とする静電容量型センサの実装構造。
請求項１に記載の静電容量型センサの実装構造であって、前記突出部は導電性ペースト材料により形成されていることを特徴とする静電容量型センサの実装構造。
請求項１に記載の静電容量型センサの実装構造であって、前記突出部は導電性高分子材料により形成されていることを特徴とする静電容量型センサの実装構造。
請求項１に記載の静電容量型センサの実装構造であって、前記突出部は金属材料により形成されていることを特徴とする静電容量型センサの実装構造。