JP2021047203A - 電子部品 - Google Patents
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Abstract
Description
従来の気圧検出装置601は、気圧センサ素子602と、気圧センサ素子602を支持する支持基板603と、気圧センサ素子602を覆う蓋604とを含む。蓋604は、たとえば、金属からなる。蓋604には、蓋604を厚さ方向に貫通する通気孔604aが形成されている。
この発明の目的は、センサ素子の外気接触領域を覆う蓋が不要となる電子部品を提供することである。
この発明の一実施形態では、前記センサ素子の外気接触用表面側に形成された複数の第1電極と、前記第1凹部の底面に形成された複数の第1パッドとをさらに含み、前記複数の第1電極が、前記複数の第1パッドに接合されている。
この発明の一実施形態では、前記支持基板の前記一方表面における前記凹部を取り囲む領域に形成され、前記複数の第2パッドのいずれかと接続された複数の外部端子をさらに含む。
図1は、第1の気圧検出装置の図解的な平面図である。図1においては、説明の便宜上、気圧センサ素子と集積回路素子とを想像線で示している。図2は、図1のII−II線に沿う図解的な断面図である。図3は、図1のIII−III線に沿う図解的な断面図である。
支持基板4の一方の主面4aには、第1凹部11および第2凹部12によって、第1凹部11の底面である低域部13と、第2凹部12の底面である中域部14と、凹部10の周囲領域である高域部15とが形成されている。低域部13は、平面視において、支持基板4の4辺と平行な4辺を有する矩形状である。同様に、中域部14は、平面視において、支持基板4の4辺と平行な4辺を有する矩形状である。高域部15は、平面視において、凹部10を取り囲む矩形環状である。
複数の第1パッド21は、平面視矩形であり、低域部13の周縁部にたとえば4個形成されている。これらの第1パッド21は、気圧センサ素子2を低域部13に機械的かつ電気的に固定するために設けられている。
複数の第3パッド23は、第1領域15Aおよび第2領域15Bに5個ずつ形成されている。この実施形態では、10個の第3パッド23のうち、第1領域15Aの+Y方向側端に形成された第3パッド23は、気圧センサ素子2および集積回路素子3のいずれにも電気的に接続されないダミーパッドである。各第3パッド23上には、バンプ25が形成されている。第3パッド23とその上に形成されたバンプ25とによって、外部端子26が形成されている。外部端子26は、気圧検出装置1を図示しない回路基板に面実装するために用いられる。
気圧センサ素子2は、直方体形状であり、第1凹部11内に収容されている。気圧センサ素子2は平面視矩形状の台座31と、台座31の−Z方向側表面に形成された基板32と、基板32に支持されたダイヤフラム33とを含む。台座31は、たとえば、ガラスからなる。基板32には、厚さ方向(Z方向)に貫通する平面視矩形のキャビティ34が形成されている。基板32は、平面視で矩形環状であり、たとえば、Si基板からなる。基板32の−Z方向側表面には絶縁層35が形成されている。
図4〜図12は、気圧検出装置1の製造工程の一例を説明するための断面図であり、図3に対応する切断面を示す。
次に、図5に示すように、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、マスク用酸化膜72のうち、第1凹部11を形成すべき領域に対応する部分が除去される。
次に、図7に示すように、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、マスク用酸化膜72のうち、第2凹部12を形成すべき領域に対応する部分が除去される。
次に、図9に示すように、エッチングにより、マスク用酸化膜72が除去される。この後、Si基板71の凹部11,12の内面を含む主面71aの表面全域に、たとえば、熱酸化法によってSiO2からなる絶縁層73を形成する。
次に、図12に示すように、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、フォトレジスト膜75のうち、配線膜20を形成すべき領域に対応する部分が除去される。これにより、バリアシード層74のうちの配線膜20を形成すべき領域に対応する部分が、フォトレジスト膜75が除去された部分から露出する。
次に、図14に示すように、フォトレジスト膜75が除去される。これにより、バリアシード層74のうちめっき層20Bが積層されていない部分が露出する。この後、図15に示すように、たとえば、ウェットエッチングにより、バリアシード層74のうちめっき層20Bから露出した部分を除去する。これにより、バリアシード層74は、最終的な配線膜20のパターンと一致したバリアシード層20Aとなる。これにより、バリアシード層20Aおよびめっき層20Bからなる配線膜20が得られる。
配線基板(実装基板)81の表面82には、複数のランド83が形成されている。気圧検出装置1は、配線基板(実装基板)81の表面82に対して、バンプ25を対向させて表面実装される。複数のランド83上には、クリームはんだ84が塗られている。気圧検出装置1を配線基板81に表面実装する際には、そのクリームはんだ84およびバンプ25を介して、気圧検出装置1の第3パッド23がランド83に対して接合される。
図19の気圧検出装置1は、図1〜図3に示される第1の気圧検出装置1に比べて、気圧センサ素子2のみが異なっている。図20は、図19の気圧検出装置1に用いられる気圧センサ素子2の外気接触用表面Sを−Z方向側からみた図である。図20においては、はんだ層41が省略されているため、外気接触用表面Sに電極パッドが現れている。
また、防水・防塵埃壁51は、図24に示すように、−Z方向視において、ダイヤフラム33の可動部33A(外気接触領域Sa)をほぼ取り囲むように固定部33Bに形成された第1の防水・防塵埃壁51Cと、第1の防水・防塵埃壁51Cをほぼ取り囲むように固定部33Bに形成された第2の防水・防塵埃壁51Dとから構成されてもよい。第1の防水・防塵埃壁51Cは、−Z方向視において、可動部33A(外気接触領域Sa)を取り囲む第1の環状仮想線に沿う長手方向を有する矩形部53Cと分断部54Cとが交互に形成されるような構成である。第2の防水・防塵埃壁51Dは、−Z方向視において、第1の防水・防塵埃壁51Cを取り囲む第2の環状仮想線に沿う長手方向を有する矩形部53Dと分断部54Dとが交互に形成されるような構成である。
図25は、支持基板の高域部に防水・防塵埃壁が形成された例を示す図解的な断面図であり、図18に対応する切断面を示している。図26は、支持基板の高域部に形成された防水・防塵埃壁を示す図解的な平面図である。図25の例では、気圧センサ素子2の外気接触用表面Sには防水・防塵埃壁は形成されていないが、気圧センサ素子2の外気接触用表面Sに前述の防水・防塵埃壁51が形成されていてもよい。
また、防水・防塵埃壁55は、図29に示すように、Z方向視において、凹部10をほぼ取り囲むように高域部15に形成された第1の防水・防塵埃壁55Cと、第1の防水・防塵埃壁55Cをほぼ取り囲むように高域部15に形成された第2の防水・防塵埃壁55Dとから構成されてもよい。第1の防水・防塵埃壁55Cは、Z方向視において、凹部10を取り囲む第1の環状仮想線に沿う長手方向を有する矩形部57Cと分断部58Cとが交互に形成されるような構成である。第2の防水・防塵埃壁55Dは、Z方向視において、第1の防水・防塵埃壁55Cを取り囲む第2の環状仮想線に沿う長手方向を有する矩形部57Dと分断部58Dとが交互に形成されるような構成である。
第2の気圧検出装置101は、気圧センサ素子102と、気圧センサ素子102を支持する支持基板104とを含む。説明の便宜上、以下では、図30に示した+X方向、−X方向、+Y方向および−Y方向ならびに図31に示した+Z方向および−Z方向を用いることがある。
高域部115の第1領域115Aおよび第2領域115Bには、複数の第2パッド123が形成されている。複数の第2パッド123は、第1領域115Aおよび第2領域115Bに2個ずつ形成されている。各第2パッド123上には、バンプ125が形成されている。第2パッド123とその上に形成されたバンプ125とによって、外部端子126が形成されている。外部端子126は、気圧検出装置101を図示しない回路基板に面実装するために用いられる。第1パッド121と第2パッド123とは、支持基板104内に形成された配線127を介して接続されている。
配線基板(実装基板)81の表面82には、複数のランド83が形成されている。気圧検出装置101は、配線基板(実装基板)81の表面82に対して、バンプ125を対向させて表面実装される。複数のランド83上には、クリームはんだ84が塗られている。気圧検出装置101を配線基板81に表面実装する際には、そのクリームはんだ84およびバンプ125を介して、気圧検出装置101の第2パッド123がランド83に対して接合される。
図33の気圧検出装置101は、図30および図31に示す第2の気圧検出装置101に比べて、気圧センサ素子102のみが異なっている。図34は、図33の気圧検出装置101に用いられる気圧センサ素子102の外気接触用表面Sを−Z方向側からみた図である。図34においては、はんだ層141が省略されているため、外気接触用表面Sに電極パッドが現れている。
また、防水・防塵埃壁151は、図38に示すように、−Z方向視において、ダイヤフラム33の可動部33A(外気接触領域Sa)をほぼ取り囲むように固定部33Bに形成された第1の防水・防塵埃壁151Cと、第1の防水・防塵埃壁151Cをほぼ取り囲むように固定部33Bに形成された第2の防水・防塵埃壁151Dとから構成されてもよい。第1の防水・防塵埃壁151Cは、−Z方向視において、可動部33Aを取り囲む第1の環状仮想線に沿う長手方向を有する矩形部153Cと分断部154Cとが交互に形成されるような構成である。第2の防水・防塵埃壁151Dは、−Z方向視において、第1の防水・防塵埃壁151Cを取り囲む第2の環状仮想線に沿う長手方向を有する矩形部153Dと分断部154Dとが交互に形成されるような構成である。
図39は、支持基板の高域部に防水・防塵埃壁が形成された例を示す図解的な断面図であり、図32に対応する切断面を示している。図40は、支持基板の高域部に形成された防水・防塵埃壁を示す図解的な平面図である。図39の例では、気圧センサ素子102の外気接触用表面Sには防水・防塵埃壁は形成されていないが、気圧センサ素子102の外気接触用表面Sに前述の防水・防塵埃壁151が形成されていてもよい。
また、防水・防塵埃壁155は、図43に示すように、Z方向視において、凹部110をほぼ取り囲むように高域部15に形成された第1の防水・防塵埃壁155Cと、第1の防水・防塵埃壁155Aをほぼ取り囲むように高域部115に形成された第2の防水・防塵埃壁155Dとから構成されてもよい。第1の防水・防塵埃壁155Cは、Z方向視において、凹部110を取り囲む第1の環状仮想線に沿う長手方向を有する矩形部157Cと分断部158Cとが交互に形成されるような構成である。第2の防水・防塵埃壁155Dは、Z方向視において、第1の防水・防塵埃壁155Cを取り囲む第2の環状仮想線に沿う長手方向を有する矩形部157Dと分断部158Dとが交互に形成されるような構成である。
第3の気圧検出装置201は、気圧センサ素子102と、気圧センサ素子102を支持する支持基板104とを含む。説明の便宜上、以下では、図44に示した+X方向、−X方向、+Y方向および−Y方向ならびに図45に示した+Z方向および−Z方向を用いることがある。
第3の気圧検出装置201では、支持基板104の+Z方向側の主面104aではなく、−Z方向側の主面104bに、第2パッド123が形成されている。具体的には、支持基板104の主面104bにおける高域部115の第1領域115Aと向かい合っている領域および高域部115の第2領域115Bと向かい合っている領域それぞれに、第2パッド123が2つずつ形成されている。各第2パッド123上には、バンプ125が形成されている。第2パッド123とその上に形成されたバンプ125とによって、外部端子126が形成されている。第1パッド121と第2パッド123とは、支持基板104内に形成された配線127を介して接続されている。
配線基板(実装基板)81の表面82には、複数のランド83が形成されている。気圧検出装置101は、配線基板(実装基板)81の表面82に対して、バンプ125を対向させて表面実装される。第3の気圧検出装置201では、バンプ125は支持基板104の主面104b側に形成されているので、支持基板104の主面104bが配線基板81の表面に対向した状態で、気圧検出装置201は配線基板81に実装される。複数のランド83上には、クリームはんだ84が塗られている。気圧検出装置201を配線基板81に表面実装する際には、そのクリームはんだ84およびバンプ125を介して、気圧検出装置201の第2パッド123がランド83に対して接合される。
図47の気圧検出装置201は、図44および図45に示す第3の気圧検出装置201に比べて、気圧センサ素子102のみが異なっている。図48は、図47の気圧検出装置201に用いられる気圧センサ素子102の外気接触用表面Sを−Z方向側からみた図である。図48においては、はんだ層141が省略されているため、外気接触用表面Sに電極パッドが現れている。
第4の気圧検出装置301は、気圧センサ素子102と、気圧センサ素子102の出力に基づいて気圧検出処理を行う集積回路素子103と、気圧センサ素子102および集積回路素子を支持する支持基板204とを含む。説明の便宜上、以下では、図49に示した+X方向、−X方向、+Y方向および−Y方向ならびに図50に示した+Z方向および−Z方向を用いることがある。
低域部213の4辺と中域部214の内周縁側の4辺との間には、それらを接続するための接続部217が形成されている。中域部214の外周縁側の4辺と高域部215の内周縁側の4辺との間には、それらを接続するための接続部218が形成されている。接続部217は、低域部213に対してほぼ垂直である。接続部218は、中域部214に対してほぼ垂直である。高域部215は、凹部210を挟んでX方向に離間して配置され、平面視がY方向に長い矩形状の第1領域215Aおよび第2領域215Bを含む。
中域部214には、複数の第2パッド222が形成されている。複数の第2パッド222は、平面視矩形であり、中域部214にたとえば12個形成されている。これらの第2パッド222は、集積回路素子103を中域部214に機械的かつ電気的に固定するために設けられている。
図51は、図49に示す第4の気圧検出装置の実装状態を示す図解的な断面図であり、図50に対応する切断面を示す。
また、第4の気圧検出装置301においても、支持基板204の高域部215に、図39および図40を用いて説明した防水・防塵埃壁155と同様な防水・防塵埃壁を形成してもよい。また、高域部215に形成される防水・防塵埃壁は、前述した図41、図42または図43に示されるような構成であってもよい。
第5の気圧検出装置401は、気圧センサ素子102と、気圧センサ素子102の出力に基づいて気圧検出処理を行う集積回路素子103と、気圧センサ素子102および集積回路素子103を支持する支持基板204とを含む。説明の便宜上、以下では、図49に示した+X方向、−X方向、+Y方向および−Y方向ならびに図50に示した+Z方向および−Z方向を用いることがある。
第5の気圧検出装置401では、支持基板204の+Z方向側の主面204aではなく、−Z方向側の主面204bに、第3パッド223が形成されている。具体的には、支持基板204の主面204bにおける高域部215の第1領域215Aと向かい合っている領域および高域部215の第2領域215Bと向かい合っている領域それぞれに、第3パッド223が5つずつ形成されている。各第3パッド223上には、バンプ225が形成されている。第3パッド223とその上に形成されたバンプ225とによって、外部端子226が形成されている。第2パッド222と第3パッド223とは、支持基板204内に形成された配線228を介して接続されている。
配線基板(実装基板)81の表面82には、複数のランド83が形成されている。気圧検出装置401は、配線基板(実装基板)81の表面82に対して、バンプ225を対向させて表面実装される。第5の気圧検出装置401では、バンプ225は支持基板204の主面204b側に形成されているので、支持基板204の主面204bが配線基板81の表面に対向した状態で、気圧検出装置401は配線基板81に実装される。複数のランド83上には、クリームはんだ84が塗られている。気圧検出装置401を配線基板81に表面実装する際には、そのクリームはんだ84およびバンプ225を介して、気圧検出装置401の第3パッド223がランド83に対して接合される。
図55は、第6の気圧検出装置の図解的な平面図である。図56は、図55のLVI-LVIに沿う図解的な断面図である。図55および図56において、前述の図52および図53に示された各部に対応する部分には同一参照符号を付して示す。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
1.外気に晒されるべき外気接触領域を含む外気接触用表面を備えたセンサ素子と、前記センサ素子を支持するための支持基板とを含み、前記センサ素子は、その外気接触用表面が前記支持基板の一方表面に対向し、かつ、前記外気接触領域と前記支持基板の前記一方表面との間に外気が流通する隙間が形成された状態で、前記支持基板の前記一方表面に接合されている、電子部品。
3.前記支持基板には、前記支持基板の前記一方表面から窪み、前記センサ素子が収容される凹部が形成されており、前記センサ素子は、その外気接触用表面が前記凹部の底面に対向し、かつ、当該外気接触領域と前記凹部の底面との間に外気が流通する隙間が形成された状態で、前記凹部の底面に接合されている、1.に記載の電子部品。
5.前記支持基板の前記一方表面における前記凹部を取り囲む領域に形成され、前記複数のパッドのいずれかと接続された複数の外部端子をさらに含む、4.に記載の電子部品。
7.前記複数の外部端子は、前記支持基板内に形成された配線を介して前記複数のパッドのいずれかと接続されている、5.に記載の電子部品。
8.前記支持基板の前記一方表面とは反対側の他方表面に形成され、前記複数のパッドのいずれかと接続された複数の外部端子をさらに含む、4.に記載の電子部品。
10.前記支持基板に支持される集積回路素子をさらに含み、前記支持基板には、前記支持基板の前記一方表面から窪んだ第1凹部と、前記支持基板の前記一方表面から窪み、前記第1凹部の側面に連通し、前記第1凹部よりも深さが浅い第2凹部とが形成されており、前記センサ素子は、その外気接触用表面が前記第1凹部の底面に対向し、かつ、前記外気接触領域と前記第1凹部の底面との間に外気が流通する隙間が形成された状態で、前記第1凹部の底面に接合されており、前記集積回路素子は、その一方表面が前記第2凹部の底面に対向した状態で、前記第2凹部の底面に接合されている、1.に記載の電子部品。
12.前記集積回路素子の前記一方表面側に形成された複数の第2電極と、前記第2凹部の底面に形成され、前記複数の第1パッドのいずれかと接続された複数の第2パッドとをさらに含み、前記複数の第2電極が、前記複数の第2パッドに接合されている、11.に記載の電子部品。
14.前記複数の第2パッドは、前記支持基板の前記一方表面に形成された第1配線を介して前記複数の第1パッドのいずれかと接続されており、前記複数の外部端子は、前記支持基板の前記一方表面に形成された第2配線を介して前記複数の第2パッドのいずれかと接続されている、13.に記載の電子部品。
17.前記集積回路素子の前記一方表面側に形成された複数の第2電極と、前記第3凹部の底面に形成され、前記複数の第1パッドのいずれかと接続された複数の第2パッドとをさらに含み、前記複数の第2電極が、前記複数の第2パッドに接合されている、16.に記載の電子部品。
19.前記複数の第2パッドは、前記支持基板内に形成された第1配線を介して前記複数の第1パッドのいずれかと接続されており、前記複数の外部端子は、前記支持基板内に形成された第2配線を介して前記複数の第2パッドのいずれかと接続されている、18.に記載の電子部品。
2,102 気圧センサ素子
3,103 集積回路素子
4,104,204 支持基板
4a,104a,204a 主面
4b,104b,204b 主面
5 基材
6 絶縁層
10,110,210 凹部
11 第1凹部
12 第2凹部
211 第3凹部
212 第4凹部
13,113,213 低域部
14,214 中域部
15,115,215 高域部
15A,115A,215A 第1領域
15B,115B,215B 第2領域
16,116 接続部
17,217 接続部
18,218 接続部
20 配線膜
21,121,221 第1パッド
22,123,222 第2パッド
23,223 第3パッド
24 接続部
24A 第1接続部
24B 第2接続部
24C 第3接続部
25,125,225 バンプ
26,126,226 外部端子
127,227 配線
228 配線
31 台座
32 基板
33 ダイヤフラム
33A 可動部
33B 固定部
34 キャビティ
35 絶縁層
41,141,241 はんだ層
41A,141A ハンダボール
42,242 はんだ層
50,150 電極パッド
51,151 防水・防塵埃壁
52,52A,52B,152,152A,152B 分断部
53,53C,53D,153,153C,153D 矩形部
54,54C,54D,154,154C,154D 分断部
51A,51C,151A,151C 第1の防水・防塵埃壁
51B,51D,151B,151D 第2の防水・防塵埃壁
55,155 防水・防塵埃壁
56,56A,56B,156,156A,156B 分断部
57,57C,57D,157,157C,157D 矩形部
58,58C,58D,158,158C,158D 分断部
55A,55C,155A,155C 第1の防水・防塵埃壁
55B,55D,155B,155D 第2の防水・防塵埃壁
Claims (6)
- 外気に晒されるべき外気接触領域を含む外気接触用表面を備えたセンサ素子と、
前記センサ素子の出力信号を処理する集積回路素子と、
前記センサ素子および前記集積回路素子を支持するための支持基板とを含み、
前記支持基板には、前記支持基板の前記一方表面から窪みかつ側面全体が前記支持基板からなる側壁によって取り囲まれた凹部が形成されており、
前記凹部は、平面視矩形状の第1凹部と、平面視において前記第1凹部の4つの辺のうちの1つの辺から前記第1凹部の外方に延びかつ前記第1凹部における前記1つの辺に対応する側部に連通しかつ前記第1凹部よりも深さが浅い第2凹部とからなり、
前記センサ素子は、その外気接触用表面が前記第1凹部の底面に対向し、かつ、前記外気接触領域と前記第1凹部の底面との間に外気が流通する隙間が形成された状態で、前記第1凹部の底面に接合されており、
前記集積回路素子は、その一方表面が前記第2凹部の底面に対向した状態で、前記第2凹部の底面に接合されており、
前記第1凹部の底面から、前記第1凹部と前記第2凹部とを連通する前記側部を通って前記第2凹部の底面に延びた素子/回路接続配線を有し、
前記素子/回路接続配線は前記センサ素子と前記集積回路とを接続している、電子部品。 - 前記集積回路素子は、前記一方表面と、前記一方表面とは反対側の他方表面と、前記一方表面と前記他方表面とを接続する側面とを有しており、
前記集積回路素子の前記側面全体が、前記凹部の側壁によって取り囲まれており、
前記集積回路は、前記凹部の底面によってのみ支持されている、請求項1に記載の電子部品。 - 前記センサ素子の外気接触用表面側に形成された複数の第1電極と、
前記第1凹部の底面に形成された複数の第1パッドとをさらに含み、
前記複数の第1電極が、前記複数の第1パッドに接合されている、請求項1または2に記載の電子部品。 - 前記集積回路素子の前記一方表面側に形成された複数の第2電極と、
前記第2凹部の底面に形成された複数の第2パッドとをさらに含み、
前記複数の第2電極が、前記複数の第2パッドに接合されている、請求項3に記載の電子部品。 - 前記支持基板の前記一方表面における前記凹部を取り囲む領域に形成され、前記複数の第2パッドのいずれかと接続された複数の外部端子をさらに含む、請求項4に記載の電子部品。
- 前記複数の第2パッドは、前記素子/回路接続配線を介して前記複数の第1パッドのいずれかと接続された第2パッドと、前記支持基板の前記一方表面に形成されたパッド/端子接続配線を介して前記複数の外部端子のいずれかと接続された第2パッドとを含む、請求項5に記載の電子部品。
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