JP4077690B2 - Package for pressure detection device - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力を検出するための圧力検出装置に使用される圧力検出装置用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧力を検出するための圧力検出装置として静電容量型の圧力検出装置が知られている。この静電容量型の圧力検出装置は、例えば図３に断面図で示すように、セラミックス材料や樹脂材料から成る配線基板21上に、静電容量型の感圧素子22と、パッケージ28に収容された演算用の半導体素子29とを備えている。感圧素子22は、例えばセラミックス材料等の電気絶縁材料から成り、上面中央部に静電容量形成用の一方の電極23が被着された凹部を有するセラミック基体24と、このセラミック基体24の上面にセラミック基体24との間に密閉空間を形成するようにして可撓な状態で接合され、下面に静電容量形成用の他方の電極25が被着されたセラミック板26と、各静電容量形成用の電極23・25をそれぞれ外部に電気的に接続するための外部リード端子27とから構成されており、外部の圧力に応じてセラミック板26が撓むことにより各静電容量形成用の電極23・25間に形成される静電容量が変化する。そして、この静電容量の変化を演算用の半導体素子29により演算処理することにより外部の圧力を検出することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の圧力検出装置によると、感圧素子22と半導体素子29とを配線基板21上に個別に実装していることから、圧力検出装置が大型化してしまうとともに圧力検出用の電極23・25と半導体素子29との間の配線が長いものとなり、この長い配線間に不要な静電容量が形成されるため感度が低いという問題点を有していた。
【０００４】
そこで、本願出願人は、先に特願2001-86038において、一方の主面に半導体素子が搭載される搭載部を有するセラミック基体と、このセラミック基体の表面および内部に配設され、半導体素子の各電極が電気的に接続される複数のメタライズ配線導体と、このセラミック基体の他方の主面との間に密閉空間を形成するように可撓な状態でセラミック基体に焼結一体化されたセラミック板と、密閉空間内のセラミック基体表面に被着され、メタライズ配線導体の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第一メタライズ電極と、セラミック板の内側面に第一メタライズ電極と対向するように被着され、メタライズ配線導体の他の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第二メタライズ電極とを具備して成る圧力検出装置用パッケージを提案した。
【０００５】
この圧力検出装置用パッケージによると、一方の主面に半導体素子が搭載される搭載部を有するセラミック基体の他方の主面に静電容量形成用の第一メタライズ電極を設けるとともに、この第一メタライズ電極に対向する静電容量形成用の第二メタライズ電極を内側面に有するセラミック板を、セラミック基体の他方の主面との間に密閉空間を形成するようにして可撓な状態で接合させたことから、半導体素子を収容するパッケージに感圧素子が一体に形成され、その結果、圧力検出装置を小型とすることができるとともに圧力検出用の電極と半導体素子とを接続する配線を短いものとして、これらの配線間に発生する不要な静電容量を小さなものとすることができる。
【０００６】
そして、この特願2001-86038で提案した圧力検出装置用パッケージによると、セラミック基体の外周部には、セラミック基体の一方の主面から側面にかけて下面視で略四角形状に形成された複数の切欠き部が配列されており、この複数の切欠き部の配列に対応するように複数の外部接続用導体がセラミック基体の一方の主面に被着され、さらに外部接続用導体とメタライズ配線導体とを接続する側面導体が切欠き部の側面に被着されている。そして、この複数の外部接続用導体は半導体素子の各電極に電気的に接続されており、外部電気回路基板の配線導体に半田等の導電性接合材を介して接合されることによりパッケージ内部に収容される半導体素子が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。また、切欠き部の側面の側面導体と外部回路基板の配線導体との間には導電性接合材から成るメニスカスが形成されることにより、外部電気回路基板の配線導体との接合がより強固なものとされている。
【０００７】
しかしながら、セラミックはその硬度は高いが脆いという性質を有することから、セラミック基体の外周部の各コーナー部に切欠き部を形成した場合、この各コーナー部に形成した切欠き部からクラックが発生しやすいために、信頼性の観点から各コーナー部に切欠き部を形成することができず、セラミック基体の各コーナー部と外部電気回路基板との接合強度が充分でないという課題を有していた。
【０００８】
また、セラミック基体の一方の主面の各コーナー部に、外部接続用のダミー導体を形成することも考えられる。しかしながら、通常、外部接続用の導体は導電性接合材との接合を良好、かつ強固とするためにその表面に電解めっきにより金やニッケル・半田等の良導電性の金属めっき層を被着させる必要があるが、電解めっきを行なうには、電解めっき層を被着させる箇所に通電用の端子を当接させる必要があり、セラミック基体のコーナー部では、このような通電用の端子の当接によっても欠けやクラックが発生する危険性があり、セラミック基体の一方の主面の各コーナー部に外部接続用のダミー導体を形成したとしても、セラミック基体に欠けやクラックを発生させずにダミー導体の表面に電解めっき層を被着させることが困難であるという問題点を有していた。
【０００９】
さらに、この圧力検出装置用パッケージの複数の外部接続用導体は、近時のパッケージの多端子化および小型化に伴って、複数の外部接続用導体の幅およびその隣り合う隙間が小さなものとなってきており、そのため、この複数の外部接続用導体が外部電気回路基板の配線導体へ半田等の導電性接合材を介して接合される場合において、セラミック基体の一方の主面に被着された複数の外部接続用導体と外部電気回路基板の配線導体との接合面積が小さくなるとともに、側面導体と外部回路基板の配線導体との間の導電性接合材から成るメニスカスの形成も非常に小さなものとなり、外部電気回路基板への接合強度が非常に低下してしまうという問題点を有していた。
【００１０】
また、セラミック基体の一方の主面に被着された複数の外部接続用導体は、セラミック基体の各側面の配列ごとに形状および面積が不均一であったりすると、外部接続用導体が外部電気回路基板へ半田等の導電性接合材を介して接合される場合に、もっとも大きな応力が作用するセラミック基体のコーナー近傍の接合部において、その接合部が破壊してしまい、さらにはその接合部の切欠き部からセラミック基体のコーナー部にかけて欠けやクラックが発生してしまうという問題点を有していた。
【００１１】
さらには、この接合強度の低下により、例えば、車のタイヤ内の内圧を検出する圧力検出装置の場合、外部接続用のダミー導体と外部電気回路基板の配線導体との接合部には、タイヤ内の内圧が印加され続けているとともに、走行中の振動などによるタイヤ外の外圧が繰り返し印加されるため、これらの外力により接合部が破壊してしまったり、また停車時や走行中のタイヤ内の温度変化により、例えば、パッケージがセラミックで外部電気回路基板がガラスエポキシ樹脂の場合など、その熱膨張係数が互いに異なるため、この温度変化により、特にセラミック基体のコーナー部の接合部には大きな応力が発生し、その応力により接合部が破壊してしまうこととなり、パッケージの内部に収容する半導体素子の各電極が外部電気回路に電気的に接続できなくなるという問題点を有していた。
【００１２】
本発明は、かかる上述の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、小型でかつ感度が高く、外部の圧力を正確に検出することができるとともに、大きな外力や内部応力によって外部電気回路基板との接合部が破壊されることがなく、電気的な接続信頼性の高い実装が可能となる圧力検出装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力検出装置用パッケージは、一方の主面に半導体素子が搭載される搭載部を有するセラミック基体と、このセラミック基体の表面および内部に、その一端が前記搭載部またはその周辺に導出するように配設されており、前記半導体素子の各電極が電気的に接続される複数のメタライズ配線導体と、前記セラミック基体の他方の主面との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で前記セラミック基体に接合されたセラミック板と、前記密閉空間内の前記セラミック基体の他方の主面に被着されており、前記メタライズ配線導体の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第一メタライズ電極と、前記セラミック板の内側主面に前記第一メタライズ電極と対向するように被着されており、前記メタライズ配線導体の他の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第二メタライズ電極とを具備して成る圧力検出装置用パッケージであって、前記セラミック基体の前記一方の主面に複数のダミー導体が各コーナー近傍に配設されて被着され、前記ダミー導体間にそれぞれ前記セラミック基体の側面に沿った配列で複数の外部接続用導体が被着されるとともに、この外部接続用導体は各外部接続用導体から前記側面にかけて被着された側面導体を介して前記メタライズ配線導体に電気的に接続されており、前記外部接続用導体および前記ダミー導体は、前記一方の主面の中心に対してそれぞれ略点対称となるように配列されているとともにそれぞれの面積および形状が略同一となるように形成されており、前記ダミー導体は、隣接する前記外部接続用導体のいずれか一方と前記セラミック基体の内部に形成された連結用導体を介して電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、上記構成において、外部接続用導体およびダミー導体が一方の主面の中心に対してそれぞれ略点対称となるように配列されているとともにそれぞれの面積および形状が略同一となるように形成されていることから、外部接続用導体およびダミー導体が外部電気回路基板の配線導体へ半田等の導電性接合材を介して接合される場合において、その接合部への外力や内部応力が均一に分散され応力が一箇所に集中することがなくなり、もっとも大きな応力が作用するセラミック基体のコーナー近傍の接合部においても、その接合部が破壊して接合部の切欠き部からセラミック基体のコーナー部にかけて欠けやクラックが発生することを防止することができる。
【００１５】
また、一方の主面の各コーナー近傍に配設された複数のダミー導体が、隣接する外部接続用導体のいずれか一方とセラミック基体の内部に形成された連結用導体を介して電気的に接続されていることから、コーナー近傍に配設されたダミー導体に電解めっき層を被着させるための通電用の端子を当接させずに、すなわちセラミック基体のコーナー部に欠けやクラックを発生させることなく、ダミー導体の表面に電解めっき層を良好に被着させることが可能となり、その結果、このコーナー部に配設された外部接続用のダミー導体が外部電気回路基板の配線導体に接合されることで、その他の外部接続用導体と外部電気回路基板の配線導体との接合を補強することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の圧力検出装置用パッケージを添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図、図２は、図１に示す圧力検出装置用パッケージの下面図であり、図中、１はセラミック基体、２はセラミック板、３は半導体素子である。
【００１７】
セラミック基体１は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化珪素質焼結体・窒化珪素質焼結体・ガラス−セラミックス等の電気絶縁材料から成る略四角平板状の積層体であり、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクタブレード法を採用してシート状に成形することにより複数枚のセラミックグリーンシートを得、しかる後、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工・積層加工・切断加工を施すことによりセラミック基体１用の生セラミック成形体を得るとともにこの生セラミック成形体を約1600℃の温度で焼成することにより製作される。
【００１８】
セラミック基体１は、その下面中央部に半導体素子３を収容するための凹部１ａが形成されており、これにより半導体素子３を収容する容器として機能する。そして、この凹部１ａの底面中央部が半導体素子３が搭載される搭載部１ｂとなっており、この搭載部１ｂに半導体素子３を搭載するとともに凹部１ａ内に例えばエポキシ樹脂等の樹脂製封止材４を充填することにより半導体素子３が封止される。
【００１９】
また、搭載部１ｂには半導体素子３の各電極と接続される複数のメタライズ配線導体５が導出しており、このメタライズ配線導体５と半導体素子３の各電極を半田バンプ６等の導電性材料から成る導電性接合材を介して接合することにより半導体素子３の各電極と各メタライズ配線導体５とが電気的に接続されるとともに半導体素子３が搭載部１ｂに固定される。なお、この例では、半導体素子３の電極とメタライズ配線導体５とは半田バンプ６を介して接続されるが、半導体素子３の電極とメタライズ配線導体５とはボンディングワイヤ等の他の種類の電気的接続手段により接続されてもよい。
【００２０】
メタライズ配線導体５は、半導体素子３の各電極を外部電気回路および後述する第一メタライズ電極７・第二メタライズ電極８に電気的に接続するための導電路として機能し、その一部はセラミック基体１の外周部に導出して後述する複数の外部接続用導体９に側面導体９ｃを介して、別の一部は第一メタライズ電極７・第二メタライズ電極８に電気的に接続されている。そして、半導体素子３の各電極をこれらのメタライズ配線導体５に半田バンプ６を介して電気的に接続するとともに半導体素子３を樹脂製封止材４で封止した後、複数の外部接続用導体９を外部電気回路基板10の配線導体11に半田等の導電性接合材12を介して接合することにより、内部に収容する半導体素子３が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００２１】
このようなメタライズ配線導体５は、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用してセラミック基体１用のセラミックグリーンシートに所定のパターンに印刷塗布し、これをセラミック基体１用の生セラミック成形体とともに焼成することによってセラミック基体１の内部および表面に所定のパターンに形成される。なお、メタライズ配線導体５の露出表面には、メタライズ配線導体５が酸化腐食するのを防止するとともにメタライズ配線導体５と半田等の導電性接合材12との接合を良好なものとするために、通常であれば、厚みが１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と厚みが0.1〜３μｍ程度の金めっき層とが順次被着されている。
【００２２】
また、セラミック基体１の上面中央部に形成された凹部１ｃ底面には静電容量形成用の第一メタライズ電極７が被着されている。この第一メタライズ電極７は、後述するセラミック板２の第二メタライズ電極８とともに感圧素子用の静電容量を形成するためのものであり、例えば、略円形のパターンに形成されている。そして、この第一メタライズ電極７にはメタライズ配線導体５の一つ５ａが接続されており、それによりこのメタライズ配線導体５ａに半導体素子３の電極を半田バンプ６等の導電性接合材を介して接続すると半導体素子３の電極と第一メタライズ電極７とが電気的に接続されるようになっている。
【００２３】
このような第一メタライズ電極７は、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用してセラミック基体１用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これをセラミック基体１用の生セラミック成形体とともに焼成することによってセラミック基体１の上面中央部に所定のパターンに形成される。なお、第一メタライズ電極７の露出表面には、第一メタライズ電極７が酸化腐食するのを防止するために、通常であれば、厚みが１〜10μｍ程度のニッケルめっき層が被着されている。
【００２４】
また、セラミック基体１の上面には凹部１ｃを覆う略平板状のセラミック板２がセラミック基体１の上面との間に略円板状の密閉空間Ｓを形成するようにして可鍛な状態でセラミック基体１に焼結一体化されて接合されている。セラミック板２は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る厚みが0.01〜５ｍｍの略四角または八角あるいは円形等の平板であり、外部の圧力に応じてセラミック基体１側に撓むいわゆる圧力検出用のダイアフラムとして機能する。
【００２５】
このようなセラミック板２は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクタブレード法を採用してシート状に成形することによりセラミック板２用のセラミックグリーンシートを得、しかる後、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工や切断加工を施すとともにセラミック基体１用の生セラミック成形体上に積層し、これをセラミック基体１用の生セラミック成形体とともに約1600℃の温度で焼成し、セラミック基体１と焼結一体化することにより製作される。
【００２６】
また、セラミック板２は、その厚みが0.01ｍｍ未満では、その機械的強度が小さいものとなってしまうため、これに大きな外部圧力が印加された場合に破壊されてしまう危険性が大きなものとなり、他方、５ｍｍを超えると、小さな圧力では撓みにくくなり、圧力検出用のダイアフラムとしては不適となってしまう。したがって、セラミック板２の厚みは、0.01〜５ｍｍの範囲が好ましい。
【００２７】
また、セラミック板２の下面には静電容量形成用の略円形の第二メタライズ電極８が第一メタライズ電極７と対向するようにして被着されている。この第二メタライズ電極８は、前述の第一メタライズ電極７とともに感圧素子用の静電容量を形成するための電極として機能する。そして、第二メタライズ電極８にはメタライズ配線導体５の他の一つ５ｂが接続されており、それによりメタライズ配線導体５ｂに半導体素子３の電極を半田バンプ６等の電気的接続手段を介して接続すると半導体素子３の電極と第二メタライズ電極８とが電気的に接続されるようになっている。
【００２８】
このとき、第一メタライズ電極７と第二メタライズ電極８とは、セラミック基体１とセラミック板２との間に形成された密閉空間Ｓを挟んで対向しており、これらの間には、第一メタライズ電極７や第二メタライズ電極８の面積および第一メタライズ電極７と第二メタライズ電極８との間隔に応じて所定の静電容量が形成される。そして、セラミック板２の上面に外部の圧力が印加されると、その圧力に応じてセラミック板２がセラミック基体１側に撓んで第一メタライズ電極７と第二メタライズ電極８との間隔が変わり、それにより第一メタライズ電極７と第二メタライズ電極８との間の静電容量が変化するので、外部の圧力の変化を静電容量の変化として感知する感圧素子として機能する。そして、この静電容量の変化を凹部１ａ内に収容した半導体素子３にメタライズ配線導体５ａ・５ｂを介して伝達し、これを半導体素子３で演算処理することによって外部の圧力の大きさを知ることができる。
【００２９】
なお、第二メタライズ電極８は、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用してセラミック板２用のセラミックグリーンシートに印刷塗布し、これをセラミック板２用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによってセラミック板２の下面に第一メタライズ電極７と対向する所定の形状に形成される。なお、第二メタライズ電極８の露出表面には、第二メタライズ電極８が酸化腐食するのを防止するために、通常であれば、厚みが１〜10μｍ程度のニッケルめっき層が被着されている。
【００３０】
さらに、図２に示すように、セラミック基体１の下面には複数のダミー導体９ａが各コーナー近傍に配設されて被着され、ダミー導体９ａ間にそれぞれセラミック基体１の側面に沿った配列で複数の外部接続用導体９が被着されるとともに、この外部接続用導体９は各外部接続用導体９から側面にかけて被着された側面導体９ｃを介してメタライズ配線導体５に電気的に接続されている。さらに、外部接続用導体９およびダミー導体９ａは、下面の中心に対してそれぞれ略点対称となるように配列されているとともにそれぞれの面積および形状が略同一となるように形成されており、ダミー導体９ａは、隣接する外部接続用導体９のいずれか一方とセラミック基体１の内部に形成された連結用導体９ｂを介して電気的に接続されている。
【００３１】
そして、半導体素子３の各電極をメタライズ配線導体５に半田バンプ６等の電気的接続手段を介して電気的に接続するとともに半導体素子３を樹脂製封止材４で封止した後、複数の外部接続用導体９が外部電気回路基板10の配線導体11に半田等の導電性接合材12を介して接合される。また、この接合において、切欠き部１ｄ表面の外部接続用導体９と外部電気回路基板10の配線導体11のとの間に導電性接合材12から成るメニスカス12ａが形成され、このメニスカス12ａにより、パッケージが外部電気回路基板10へ強固に接合されるとともに内部に収容する半導体素子３の電極が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００３２】
このとき、本発明の圧力検出装置用パッケージにおいては、外部接続用導体９およびダミー導体９ａは、下面の中心に対してそれぞれ略点対称となるように配列されているとともにそれぞれの面積および形状が略同一となるように形成されていることが重要である。
【００３３】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、外部接続用導体９およびダミー導体９ａが下面の中心に対してそれぞれ略点対称となるように配列されているとともにそれぞれの面積および形状が略同一となるように形成されていることから、外部接続用導体９が外部電気回路基板10の配線導体11へ半田等の導電性接合材12を介して接合される場合において、その接合部への外力や内部応力が均一に分散され応力が一箇所に集中することがなくなり、もっとも大きな応力が作用するセラミック基体１のコーナー近傍の接合部においても、その接合部が破壊して接合部の切欠き部１ｄからセラミック基体１のコーナー部にかけて欠けやクラックが発生することを防止することができる。
【００３４】
また、本発明の圧力検出装置用パッケージにおいては、下面の各コーナー近傍に配設された複数のダミー導体９ａが、隣接する外部接続用導体９のいずれか一方とセラミック基体１の内部に形成された連結用導体９ｂを介して電気的に接続されている。そしてこのことが重要である。
【００３５】
本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、下面の各コーナー近傍に配設された複数のダミー導体９ａが、隣接する外部接続用導体９のいずれか一方とセラミック基体１の内部に形成された連結用導体９ｂを介して電気的に接続されていることから、コーナー近傍に配設されたダミー導体９ａに電解めっき層を被着させるための通電用の端子を当接させずに、すなわちセラミック基体１のコーナー部に欠けやクラックを発生させることなく、ダミー導体９ａの表面に電解めっき層を良好に被着させることが可能となり、その結果、このコーナー部に配設された外部接続用のダミー導体９ａが外部電気回路基板10の配線導体11に接合されることで、その他の外部接続用導体９と外部電気回路基板10の配線導体11との接合を補強することができる。
【００３６】
また、この外部接続用のダミー導体９ａの接合の際に、半田等の導電性接合材12の表面張力で形成される接合の高さが他の複数の外部接続用導体９と同等となり全ての導電性接合材12の高さばらつきがなくなり、それにより各接合部への外力や内部応力が均一に分散される。
【００３７】
なお、この外部接続用ダミー導体９ａには、セラミック基体1の側面に導電性接合材12でメニスカスを形成してより強固に接合させるための切欠き部１ｄおよび外部接続用導体9は被着されておらず、そのためセラミック基体1のコーナー部における機械的強度が強くなる。さらに、この外部接続用のダミー導体9ａは隣り合う外部接続用導体９と隔離されることから隣接する外部接続用導体９に導電性接合材12が流出することもないため接合の高さばらつきがなく、各接合部への外力や内部応力が均一に分散される。このような結果から、複数の外部接続用導体９と外部電気回路基板10の配線導体11との接合部の面積が小さくなったとしても、その接合部が大きな外力や内部応力によって破壊されてしまい、さらにはその接合部の切欠き部１ｄからセラミック基体１のコーナー部にかけて欠けやクラックが発生してしまうのを有効に防止することができる。
【００３８】
なお、このような外部接続用導体９、外部接続用のダミー導体９ａ、連結用導体９ｂおよび側面導体９ｃは、タングステンやモリブデン・銅・銀等の金属粉末メタライズから成り、タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合して得たメタライズペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用してセラミック基体１用のセラミックグリーンシートに所定のパターンに印刷塗布し、これをセラミック基体１用の生セラミック成形体とともに焼成することによってセラミック基体１の下面から切欠き部１ｄの表面にかけて、あるいはセラミック基体１の内部に所定のパターンに形成される。なお、外部接続用導体９、ダミー導体９ａおよび側面導体９ｃの露出表面には、これらが酸化腐食するのを防止するとともにこれらと半田等の導電性接合材12との接合を良好なものとするために、通常であれば、厚みが１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と厚みが0.1〜３μｍ程度の金めっき層とが順次被着されている。
【００３９】
以上説明したように、本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、一方の主面に半導体素子３が搭載されるセラミック基体１の他方の主面に静電容量形成用の第一メタライズ電極７を設けるとともに、この第一メタライズ電極７に対向する静電容量形成用の第二メタライズ電極８を内側面に有するセラミック板２をセラミック基体１の他方の主面との間に密閉空間Ｓを形成するように可撓な状態でセラミック基体１と焼結一体化することにより接合させたことから、半導体素子３を収容する容器と感圧素子とが一体となり、その結果、圧力検出装置を小型化することができる。
【００４０】
また、静電容量形成用の第一メタライズ電極７および第二メタライズ電極８を短い距離で半導体素子３に接続することができ、その結果、これらのメタライズ配線導体５ａ・５ｂ間に発生する不要な静電容量を小さなものとして感度が高く,外部の圧力を正確に検出することができる圧力検出装置を提供することができる。
【００４１】
さらに、外部接続用導体９およびダミー導体９ａがセラミック基体１の下面の中心に対してそれぞれ略点対称となるように配列されているとともにそれぞれの面積および形状が略同一となるように形成されていることから、外部接続用導体９が外部電気回路基板10の配線導体11へ半田等の導電性接合材12を介して接合される場合において、その接合部への外力や内部応力が均一に分散され応力が一箇所に集中することがなくなり、もっとも大きな応力が作用するセラミック基体１のコーナー近傍の接合部においても、その接合部が破壊して接合部の切欠き部１ｄからセラミック基体１のコーナー部にかけて欠けやクラックが発生することを防止することができる。
【００４２】
また、下面の各コーナー近傍に配設された複数のダミー導体９ａが、隣接する外部接続用導体９のいずれか一方とセラミック基体１の内部に形成された連結用導体９ｂを介して電気的に接続されていることから、コーナー近傍に配設されたダミー導体９ａに電解めっき層を被着させるための通電用の端子を当接させずに、すなわちセラミック基体１のコーナー部に欠けやクラックを発生させることなく、ダミー導体９ａの表面に電解めっき層を良好に被着させることが可能となり、その結果、このコーナー部に配設された外部接続用のダミー導体９ａが外部電気回路基板10の配線導体11に接合されることで、その他の外部接続用導体９と外部電気回路基板10の配線導体11との接合を補強することができる。
【００４３】
さらに、この外部接続用ダミー導体９ａには、セラミック基体1の側面に導電性接合材12でメニスカスを形成してより強固に接合させるための外部接続用導体9は被着されておらず、そのためセラミック基体1のコーナー部における機械的強度が強くなる。さらに、この外部接続用のダミー導体９ａは隣り合う外部接続用導体９と隔離されることから隣接する外部接続用導体９に導電性接合材12が流出することもないため接合の高さばらつきがなく、各接合部への外力や内部応力が均一に分散される。このような結果から、複数の外部接続用導体９と外部電気回路基板10の配線導体11との接合部の面積が小さくなったとしても、その接合部が大きな外力や内部応力によって破壊されてしまい、さらにはその接合部の切欠き部９ｂからセラミック基体１のコーナー部にかけて欠けやクラックが発生してしまうのを有効に防止することができる。
【００４４】
かくして、上述の圧力検出装置用パッケージによれば、搭載部１ｂに半導体素子３を搭載するとともに半導体素子３の各電極とメタライズ配線導体５とを電気的に接続し、しかる後、半導体素子３を封止することによって小型でかつ感度が高く、しかも外部の圧力を正確に検出することが可能な圧力検出装置となる。
【００４５】
なお、本発明は、上述の実施の形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能であり、例えば、上述の実施の形態の一例では、セラミック基体１とセラミック板２とを焼結一体化させることにより接合したが、セラミック基体１とセラミック板２とはろう付けにより接合してもよい。また、セラミック基体１の側面に切欠き部１ｄを形成してその表面に外部接続用導体９を被着させたが、切欠き部１ｄを形成せずに外部接続用導体９をセラミック基体１の側面に被着させただけでもよい。さらに、切欠き部１ｄの形状を略四角形状としたが、その他形状であっても構わない。
【００４６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の圧力検出装置用パッケージによれば、外部接続用導体およびダミー導体は、一方の主面の中心に対してそれぞれ略点対称となるように配列されているとともにそれぞれの面積および形状が略同一となるように形成されていることから、この複数の外部接続用導体が外部電気回路基板の配線導体へ半田等の導電性接合材を介して接合される場合において、その接合部への外力や内部応力が均一に分散され応力が一箇所に集中することがなくなり、もっとも大きな応力が作用するセラミック基体のコーナー近傍の接合部においても、その接合部が破壊して接合部の切欠き部からセラミック基体のコーナー部にかけて欠けやクラックが発生することを防止することができる。
【００４７】
また、一方の主面の各コーナー近傍に配設された複数のダミー導体が、隣接する外部接続用導体のいずれか一方とセラミック基体の内部に形成された連結用導体を介して電気的に接続されていることから、コーナー近傍に配設されたダミー導体に電解めっき層を被着させるための通電用の端子を当接させずに、すなわちセラミック基体のコーナー部に欠けやクラックを発生させることなく、ダミー導体の表面に電解めっき層を良好に被着させることが可能となり、その結果、このコーナー部に配設された外部接続用のダミー導体が外部電気回路基板の配線導体に接合されることで、その他の外部接続用導体と外部電気回路基板の配線導体との接合を補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧力検出装置用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す圧力検出装置用パッケージの下面図である。
【図３】従来の圧力検出装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・セラミック基体
２・・・・・セラミック板
３・・・・・半導体素子
５・・・・・メタライズ配線導体
７・・・・・第一メタライズ電極
８・・・・・第二メタライズ電極
９・・・・・外部接続用導体
９ａ・・・・ダミー導体
９ｂ・・・・連結用導体
９ｃ・・・・側面導体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a package for a pressure detection device used in a pressure detection device for detecting pressure.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a capacitance type pressure detection device is known as a pressure detection device for detecting pressure. For example, as shown in a cross-sectional view in FIG. 3, this capacitance type pressure detection device is accommodated in a capacitance type pressure sensitive element 22 and a package 28 on a wiring board 21 made of a ceramic material or a resin material. And a semiconductor element 29 for operation. The pressure-sensitive element 22 is made of, for example, an electrically insulating material such as a ceramic material, and has a ceramic base 24 having a recess in which one electrode 23 for forming a capacitance is attached at the center of the upper face, and the upper face of the ceramic base 24 A ceramic plate 26 which is joined in a flexible state so as to form a sealed space with the ceramic base 24, and the other electrode 25 for forming a capacitance is attached to the lower surface, and each capacitance It consists of external lead terminals 27 for electrically connecting the forming electrodes 23 and 25 to the outside, respectively, and the ceramic plate 26 bends according to the external pressure, thereby forming each capacitance. The capacitance formed between the electrodes 23 and 25 changes. Then, the external pressure can be detected by performing arithmetic processing on the change in the electrostatic capacitance by the semiconductor element 29 for arithmetic operation.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to this conventional pressure detection device, since the pressure sensitive element 22 and the semiconductor element 29 are individually mounted on the wiring board 21, the pressure detection device becomes large and the pressure detection electrode 23 is increased. The wiring between 25 and the semiconductor element 29 becomes long, and an unnecessary electrostatic capacity is formed between the long wiring, so that the sensitivity is low.
[0004]
Therefore, the applicant of the present application previously described in Japanese Patent Application No. 2001-86038, a ceramic substrate having a mounting portion on which one of the semiconductor elements is mounted, and the surface of the ceramic substrate and the inside thereof are arranged. Ceramic that is sintered and integrated with the ceramic substrate in a flexible state so as to form a sealed space between a plurality of metallized wiring conductors to which each electrode is electrically connected and the other main surface of the ceramic substrate A plate, a first metallization electrode for forming a capacitance that is attached to the surface of a ceramic substrate in a sealed space and electrically connected to one of the metallized wiring conductors, and a first metallization electrode on the inner surface of the ceramic plate And a second metallization electrode for forming a capacitance, which is attached so as to face the other and electrically connected to the other one of the metallized wiring conductors. It was.
[0005]
According to this pressure detection device package, the first metallization electrode for forming the capacitance is provided on the other main surface of the ceramic base having the mounting portion on which the semiconductor element is mounted on one main surface, and the first metallization is provided. A ceramic plate having a second metallized electrode for forming a capacitance facing the electrode on the inner surface is joined in a flexible state so as to form a sealed space between the other main surface of the ceramic substrate. Therefore, the pressure-sensitive element is integrally formed in the package that accommodates the semiconductor element. As a result, the pressure detection device can be reduced in size and the wiring for connecting the pressure detection electrode and the semiconductor element can be shortened. Unnecessary capacitance generated between these wirings can be reduced.
[0006]
According to the pressure detection device package proposed in Japanese Patent Application No. 2001-86038, the outer periphery of the ceramic substrate has a plurality of cuts formed in a substantially square shape from one main surface to the side surface of the ceramic substrate. Notches are arranged, and a plurality of external connection conductors are attached to one main surface of the ceramic base so as to correspond to the arrangement of the plurality of notches, and further, the external connection conductors and the metallized wiring conductors Are connected to the side surface of the notch. The plurality of external connection conductors are electrically connected to the respective electrodes of the semiconductor element, and are connected to the wiring conductor of the external electric circuit board via a conductive bonding material such as solder, thereby being inside the package. The accommodated semiconductor element is electrically connected to the external electric circuit. In addition, a meniscus formed of a conductive bonding material is formed between the side conductor on the side surface of the notch and the wiring conductor of the external circuit board, so that the bonding with the wiring conductor of the external electric circuit board is stronger. It is supposed to be.
[0007]
However, since ceramic has high hardness but is brittle, when a notch is formed in each corner of the outer periphery of the ceramic substrate, cracks are generated from the notch formed in each corner. Since it is easy, notch portions cannot be formed in each corner portion from the viewpoint of reliability, and there is a problem that the bonding strength between each corner portion of the ceramic substrate and the external electric circuit board is not sufficient.
[0008]
It is also conceivable to form a dummy conductor for external connection at each corner of one main surface of the ceramic substrate. However, in general, a conductive metal plating layer such as gold, nickel, or solder is applied to the surface of the conductor for external connection by electrolytic plating in order to achieve good and strong bonding with the conductive bonding material. Although it is necessary to perform electroplating, it is necessary to bring a terminal for energization into contact with the portion where the electroplating layer is to be applied. At the corner portion of the ceramic substrate, contact of such a terminal for energization is required. Even if a dummy conductor for external connection is formed at each corner of one main surface of the ceramic substrate, the dummy conductor does not generate a chip or crack in the ceramic substrate. However, it was difficult to deposit an electrolytic plating layer on the surface of the film.
[0009]
Further, the plurality of external connection conductors of the pressure detection device package have a smaller width of the plurality of external connection conductors and adjacent gaps with the recent increase in the number of terminals and miniaturization of the package. Therefore, when the plurality of conductors for external connection are joined to the wiring conductor of the external electric circuit board via a conductive joining material such as solder, the conductors are attached to one main surface of the ceramic substrate. The bonding area between a plurality of external connection conductors and the wiring conductor of the external electric circuit board is reduced, and the formation of a meniscus made of a conductive bonding material between the side conductors and the wiring conductor of the external circuit board is very small. Thus, there is a problem that the bonding strength to the external electric circuit board is extremely lowered.
[0010]
In addition, when the plurality of external connection conductors attached to one main surface of the ceramic base are uneven in shape and area for each arrangement of the side surfaces of the ceramic base, the external connection conductors are connected to the external electric circuit. When bonded to a substrate via a conductive bonding material such as solder, the bonded portion near the corner of the ceramic substrate where the greatest stress acts is destroyed, and further, the cut of the bonded portion is broken. There was a problem that chipping and cracking occurred from the notch to the corner of the ceramic substrate.
[0011]
Further, due to the decrease in the bonding strength, for example, in the case of a pressure detection device that detects the internal pressure in the tire of a car, the bonding portion between the dummy conductor for external connection and the wiring conductor of the external electric circuit board has a The internal pressure of the tire continues to be applied and the external pressure outside the tire due to vibrations during driving is repeatedly applied, so these external forces can break the joints, and the inside of the tire while stopping or running Due to the temperature change, for example, when the package is ceramic and the external electric circuit board is glass epoxy resin, the coefficients of thermal expansion are different from each other. Generated and the joint will be destroyed by the stress, and each electrode of the semiconductor element housed in the package is electrically connected to the external electric circuit. Had a problem in that connection can not be.
[0012]
The present invention has been completed in view of the above-described problems, and its purpose is to be small and highly sensitive, to accurately detect external pressure, and to external electric power by a large external force or internal stress. An object of the present invention is to provide a pressure detection device that can be mounted with high electrical connection reliability without breaking a joint with a circuit board.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The package for a pressure detection device according to the present invention has a ceramic base having a mounting portion on which a semiconductor element is mounted on one main surface, and one end of the ceramic base on the surface and inside of the ceramic base. Flexible so as to form a sealed space between a plurality of metallized wiring conductors to which the respective electrodes of the semiconductor element are electrically connected and the other main surface of the ceramic substrate. A ceramic plate bonded to the ceramic substrate in a state, and a capacitance that is attached to the other main surface of the ceramic substrate in the sealed space and electrically connected to one of the metallized wiring conductors A first metallization electrode for formation and an inner main surface of the ceramic plate are attached so as to face the first metallization electrode, and the other metallized wiring conductor is electrically connected And a second metallization electrode for forming a capacitance connected to a plurality of dummy conductors arranged on the one main surface of the ceramic substrate in the vicinity of each corner. A plurality of external connection conductors are applied between the dummy conductors in an array along the side surface of the ceramic base, and the external connection conductors extend from the external connection conductors to the side surfaces. It is electrically connected to the metallized wiring conductor via a deposited side conductor, and the external connection conductor and the dummy conductor are substantially point-symmetric with respect to the center of the one main surface, respectively. And the dummy conductors are arranged in front of either one of the adjacent external connection conductors. And it is characterized in that it is electrically connected via a connecting conductor formed inside the ceramic substrate.
[0014]
According to the pressure detection device package of the present invention, in the above configuration, the external connection conductor and the dummy conductor are arranged so as to be substantially point-symmetric with respect to the center of one main surface, and each area and Since the external connection conductor and the dummy conductor are joined to the wiring conductor of the external electric circuit board via a conductive joining material such as solder because the shapes are formed to be substantially the same, the joint portion The external force and internal stress on the ceramic substrate are evenly distributed and the stress is no longer concentrated in one place. Even at the joint near the corner of the ceramic substrate where the greatest stress is applied, the joint is broken and the joint is cut. It is possible to prevent the occurrence of chipping or cracking from the notch portion to the corner portion of the ceramic substrate.
[0015]
In addition, a plurality of dummy conductors arranged in the vicinity of each corner of one main surface are electrically connected to one of the adjacent external connection conductors via a connecting conductor formed inside the ceramic substrate. Therefore, it is possible to cause chipping or cracking in the corner portion of the ceramic substrate without contacting the current-carrying terminal for depositing the electrolytic plating layer on the dummy conductor disposed in the vicinity of the corner. As a result, the electroplating layer can be satisfactorily deposited on the surface of the dummy conductor, and as a result, the dummy conductor for external connection disposed in the corner portion is joined to the wiring conductor of the external electric circuit board. Thus, it is possible to reinforce the bonding between the other external connection conductor and the wiring conductor of the external electric circuit board.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the pressure detection device package of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a pressure detection device package according to the present invention. FIG. 2 is a bottom view of the pressure detection device package shown in FIG. 2 is a ceramic plate, 3 is a semiconductor element.
[0017]
The ceramic substrate 1 is made of an electrically insulating material such as an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, a silicon carbide sintered body, a silicon nitride sintered body, or a glass-ceramic. For example, in the case of an aluminum oxide sintered body, it is a rectangular plate-like laminate, and suitable organic binders, solvents, plasticizers, etc. for ceramic raw material powders such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and calcium oxide A dispersant is added and mixed to form a slurry, and this is formed into a sheet by employing a conventionally known doctor blade method to obtain a plurality of ceramic green sheets, and then suitable for these ceramic green sheets. A green ceramic molded body for the ceramic substrate 1 is obtained by performing a punching process, a laminating process, and a cutting process. It is manufactured by firing the raw ceramic body of approximately 1600 ° C. temperature.
[0018]
The ceramic substrate 1 has a recess 1a for accommodating the semiconductor element 3 at the center of the lower surface thereof, thereby functioning as a container for accommodating the semiconductor element 3. The central portion of the bottom surface of the recess 1a is a mounting portion 1b on which the semiconductor element 3 is mounted. The semiconductor element 3 is mounted on the mounting portion 1b and the resin sealing such as an epoxy resin is provided in the recess 1a. The semiconductor element 3 is sealed by filling the material 4.
[0019]
Further, a plurality of metallized wiring conductors 5 connected to the respective electrodes of the semiconductor element 3 are led out to the mounting portion 1b, and the metalized wiring conductors 5 and the respective electrodes of the semiconductor element 3 are connected to conductive materials such as solder bumps 6 and the like. The electrodes of the semiconductor element 3 and the metallized wiring conductors 5 are electrically connected to each other through the conductive bonding material made of the semiconductor element 3 and the semiconductor element 3 is fixed to the mounting portion 1b. In this example, the electrode of the semiconductor element 3 and the metallized wiring conductor 5 are connected via the solder bumps 6. However, the electrode of the semiconductor element 3 and the metalized wiring conductor 5 are connected to other types of electric wires such as bonding wires. It may be connected by a general connection means.
[0020]
The metallized wiring conductor 5 functions as a conductive path for electrically connecting each electrode of the semiconductor element 3 to an external electric circuit and a first metallized electrode 7 and a second metallized electrode 8 which will be described later, and a part thereof is a ceramic substrate. Another part is electrically connected to the first metallized electrode 7 and the second metallized electrode 8 through side conductors 9c to a plurality of external connection conductors 9, which will be described later and led to the outer peripheral portion. Each electrode of the semiconductor element 3 is electrically connected to these metallized wiring conductors 5 via solder bumps 6 and the semiconductor element 3 is sealed with a resin sealing material 4 and then a plurality of external connection conductors. By joining 9 to the wiring conductor 11 of the external electric circuit board 10 via the conductive bonding material 12 such as solder, the semiconductor element 3 accommodated therein is electrically connected to the external electric circuit.
[0021]
Such a metallized wiring conductor 5 is made of metal powder metallization such as tungsten, molybdenum, copper, and silver, and is obtained by adding and mixing an appropriate organic binder, solvent, plasticizer, dispersant, and the like to metal powder such as tungsten. The metallized paste is printed and applied in a predetermined pattern on a ceramic green sheet for the ceramic substrate 1 by employing a conventionally known screen printing method, and is fired together with a green ceramic molded body for the ceramic substrate 1 to thereby form the ceramic substrate 1. A predetermined pattern is formed inside and on the surface. In order to prevent the metallized wiring conductor 5 from being oxidized and corroded on the exposed surface of the metallized wiring conductor 5, and to improve the bonding between the metalized wiring conductor 5 and the conductive bonding material 12 such as solder, Normally, a nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm and a gold plating layer having a thickness of about 0.1 to 3 μm are sequentially deposited.
[0022]
A first metallized electrode 7 for forming a capacitance is attached to the bottom surface of the recess 1c formed at the center of the upper surface of the ceramic substrate 1. The first metallized electrode 7 is for forming a capacitance for a pressure sensitive element together with a second metallized electrode 8 of the ceramic plate 2 described later, and is formed in, for example, a substantially circular pattern. The first metallized electrode 7 is connected to one of the metallized wiring conductors 5a, whereby the electrode of the semiconductor element 3 is connected to the metallized wiring conductor 5a via a conductive bonding material such as a solder bump 6. When connected, the electrode of the semiconductor element 3 and the first metallized electrode 7 are electrically connected.
[0023]
Such a first metallized electrode 7 is made of metal powder metallization such as tungsten, molybdenum, copper, and silver, and is obtained by adding and mixing an appropriate organic binder, solvent, plasticizer, and dispersant to metal powder such as tungsten. The metallized paste is printed and applied to a ceramic green sheet for the ceramic substrate 1 using a conventionally known screen printing method, and is fired together with a green ceramic molded body for the ceramic substrate 1 to form a central portion on the upper surface of the ceramic substrate 1. A predetermined pattern is formed. Note that a nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm is normally applied to the exposed surface of the first metallized electrode 7 in order to prevent the first metallized electrode 7 from being oxidized and corroded. .
[0024]
The ceramic plate 1 is formed in a malleable state by forming a substantially disc-shaped sealed space S between the upper surface of the ceramic substrate 1 and a substantially flat ceramic plate 2 covering the recess 1c on the upper surface of the ceramic substrate 1. The substrate 1 is integrally sintered and joined. The ceramic plate 2 is a flat plate having a thickness of 0.01 to 5 mm and made of a ceramic material such as an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, or a glass-ceramic. Yes, it functions as a so-called pressure detecting diaphragm that bends toward the ceramic substrate 1 in response to an external pressure.
[0025]
If such a ceramic plate 2 is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, a suitable organic binder, solvent, plasticizer, dispersion for ceramic raw material powder such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, calcium oxide, etc. A ceramic green sheet for the ceramic plate 2 is obtained by forming a sheet by using a doctor blade method, which is well known in the art, and then adding an agent and mixing to obtain a ceramic green sheet. The ceramic substrate 1 and the raw ceramic molded body for the ceramic substrate 1 are laminated and fired at a temperature of about 1600 ° C. together with the ceramic substrate 1 and sintered. Manufactured by integrating.
[0026]
Moreover, since the mechanical strength of the ceramic plate 2 is less than 0.01 mm, the mechanical strength becomes small. Therefore, there is a high risk of being destroyed when a large external pressure is applied thereto. On the other hand, when it exceeds 5 mm, it becomes difficult to bend at a small pressure, and it becomes unsuitable as a diaphragm for pressure detection. Therefore, the thickness of the ceramic plate 2 is preferably in the range of 0.01 to 5 mm.
[0027]
Further, a substantially circular second metallized electrode 8 for forming a capacitance is attached to the lower surface of the ceramic plate 2 so as to face the first metallized electrode 7. The second metallized electrode 8 functions as an electrode for forming a capacitance for the pressure sensitive element together with the first metallized electrode 7 described above. The second metallized electrode 8 is connected to another metallized wiring conductor 5b, whereby the electrode of the semiconductor element 3 is connected to the metallized wiring conductor 5b via electrical connection means such as a solder bump 6. When connected, the electrode of the semiconductor element 3 and the second metallized electrode 8 are electrically connected.
[0028]
At this time, the first metallized electrode 7 and the second metallized electrode 8 are opposed to each other with a sealed space S formed between the ceramic base 1 and the ceramic plate 2 interposed therebetween. A predetermined capacitance is formed according to the area of the metallized electrode 7 or the second metallized electrode 8 and the distance between the first metallized electrode 7 and the second metallized electrode 8. When an external pressure is applied to the upper surface of the ceramic plate 2, the ceramic plate 2 is bent toward the ceramic base 1 in accordance with the pressure, and the interval between the first metallized electrode 7 and the second metallized electrode 8 is changed. As a result, the capacitance between the first metallized electrode 7 and the second metallized electrode 8 changes, so that it functions as a pressure-sensitive element that senses a change in external pressure as a change in capacitance. Then, the change in electrostatic capacity is transmitted to the semiconductor element 3 accommodated in the recess 1a through the metallized wiring conductors 5a and 5b, and this is processed by the semiconductor element 3 so as to know the magnitude of the external pressure. be able to.
[0029]
The second metallization electrode 8 is made of metal powder metallization such as tungsten, molybdenum, copper, or silver, and is obtained by adding and mixing an appropriate organic binder, solvent, plasticizer, or dispersant to metal powder such as tungsten. The paste is printed on a ceramic green sheet for the ceramic plate 2 using a well-known screen printing method, and fired together with the ceramic green sheet for the ceramic plate 2 to sinter the first metallized electrode on the lower surface of the ceramic plate 2. 7 is formed in a predetermined shape opposite to 7. Note that a nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm is usually applied to the exposed surface of the second metallized electrode 8 in order to prevent the second metallized electrode 8 from being oxidized and corroded. .
[0030]
Further, as shown in FIG. 2, a plurality of dummy conductors 9a are disposed on and attached to the lower surface of the ceramic substrate 1 in the vicinity of each corner, and arranged between the dummy conductors 9a along the side surfaces of the ceramic substrate 1, respectively. A plurality of external connection conductors 9 are attached, and the external connection conductors 9 are electrically connected to the metallized wiring conductor 5 via side conductors 9c attached from the external connection conductors 9 to the side surfaces. ing. Furthermore, the external connection conductors 9 and the dummy conductors 9a are arranged so as to be substantially point-symmetric with respect to the center of the lower surface, and are formed so that their areas and shapes are substantially the same. The conductor 9a is electrically connected to any one of the adjacent external connection conductors 9 via a connecting conductor 9b formed inside the ceramic substrate 1.
[0031]
Then, each electrode of the semiconductor element 3 is electrically connected to the metallized wiring conductor 5 through an electrical connection means such as a solder bump 6 and the semiconductor element 3 is sealed with the resin sealing material 4. The external connection conductor 9 is bonded to the wiring conductor 11 of the external electric circuit board 10 via a conductive bonding material 12 such as solder. Further, in this joining, a meniscus 12a made of a conductive joining material 12 is formed between the external connection conductor 9 on the surface of the notch 1d and the wiring conductor 11 of the external electric circuit board 10, and this meniscus 12a The package is firmly bonded to the external electric circuit board 10 and the electrodes of the semiconductor element 3 housed therein are electrically connected to the external electric circuit.
[0032]
At this time, in the package for a pressure detection device of the present invention, the external connection conductor 9 and the dummy conductor 9a are arranged so as to be substantially point-symmetric with respect to the center of the lower surface, and each has an area and shape. It is important that they are formed so as to be substantially the same.
[0033]
According to the pressure detecting device package of the present invention, the external connection conductor 9 and the dummy conductor 9a are arranged so as to be substantially point-symmetric with respect to the center of the lower surface, and the area and shape of each are substantially the same. Therefore, when the external connection conductor 9 is bonded to the wiring conductor 11 of the external electric circuit board 10 via the conductive bonding material 12 such as solder, the external force applied to the bonding portion The internal stress is evenly distributed and the stress is not concentrated in one place. Even in the joint near the corner of the ceramic substrate 1 where the greatest stress acts, the joint is broken and the notch 1d of the joint is broken. It is possible to prevent chipping and cracks from occurring to the corners of the ceramic substrate 1.
[0034]
In the pressure detection device package according to the present invention, a plurality of dummy conductors 9a disposed near the corners of the lower surface are formed inside one of the adjacent external connection conductors 9 and the ceramic substrate 1. It is electrically connected through the connecting conductor 9b. And this is important.
[0035]
According to the pressure detection device package of the present invention, the plurality of dummy conductors 9 a disposed in the vicinity of the corners of the lower surface are formed inside one of the adjacent external connection conductors 9 and the ceramic base 1. Since it is electrically connected via the connecting conductor 9b, it is possible to contact the dummy conductor 9a disposed in the vicinity of the corner without contacting a current-carrying terminal for depositing the electrolytic plating layer, that is, ceramic. It is possible to satisfactorily deposit an electrolytic plating layer on the surface of the dummy conductor 9a without causing chipping or cracking in the corner portion of the base 1, and as a result, for external connection disposed in the corner portion. By bonding the dummy conductor 9a to the wiring conductor 11 of the external electric circuit board 10, the bonding between the other external connection conductor 9 and the wiring conductor 11 of the external electric circuit board 10 can be reinforced.
[0036]
Further, when the external connection dummy conductors 9a are joined, the height of the joint formed by the surface tension of the conductive joining material 12 such as solder is equivalent to that of the other plurality of external connection conductors 9, so that all The variation in height of the conductive bonding material 12 is eliminated, whereby the external force and internal stress on each bonding portion are uniformly dispersed.
[0037]
The external connection dummy conductor 9a is covered with a notch 1d and an external connection conductor 9 for forming a meniscus on the side surface of the ceramic substrate 1 with a conductive bonding material 12 and bonding them more firmly. Therefore, the mechanical strength at the corner portion of the ceramic substrate 1 is increased. Further, since the dummy conductor 9a for external connection is isolated from the adjacent external connection conductor 9, the conductive bonding material 12 does not flow out to the adjacent external connection conductor 9, so that there is a variation in the height of the connection. In other words, the external force and internal stress on each joint are uniformly dispersed. As a result, even if the area of the joint portion between the plurality of external connection conductors 9 and the wiring conductor 11 of the external electric circuit board 10 is reduced, the joint portion is destroyed by a large external force or internal stress. In addition, it is possible to effectively prevent the occurrence of chipping or cracking from the cutout portion 1d of the joint portion to the corner portion of the ceramic substrate 1.
[0038]
The external connection conductor 9, the external connection dummy conductor 9a, the connection conductor 9b, and the side conductor 9c are made of metal powder metallization such as tungsten, molybdenum, copper, silver, etc. A metallized paste obtained by adding and mixing an appropriate organic binder, solvent, plasticizer, dispersant, etc. is applied to a ceramic green sheet for the ceramic substrate 1 in a predetermined pattern using a conventionally known screen printing method, By firing this together with the green ceramic molded body for the ceramic substrate 1, a predetermined pattern is formed from the lower surface of the ceramic substrate 1 to the surface of the notch 1d or inside the ceramic substrate 1. The exposed surfaces of the external connection conductor 9, the dummy conductor 9a, and the side conductor 9c are prevented from being oxidized and corroded, and the bonding between them and the conductive bonding material 12 such as solder is improved. Therefore, normally, a nickel plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm and a gold plating layer having a thickness of about 0.1 to 3 μm are sequentially deposited.
[0039]
As described above, according to the pressure detection device package of the present invention, the first metallized electrode 7 for forming capacitance on the other main surface of the ceramic substrate 1 on which the semiconductor element 3 is mounted on one main surface. In addition, a sealed space S is formed between the ceramic plate 2 having the second metallized electrode 8 for forming a capacitance facing the first metallized electrode 7 on the inner surface and the other main surface of the ceramic substrate 1. As described above, since the ceramic substrate 1 and the ceramic substrate 1 are joined together by sintering in a flexible state, the container for housing the semiconductor element 3 and the pressure-sensitive element are integrated, and as a result, the pressure detection device is downsized. can do.
[0040]
Further, the first metallized electrode 7 and the second metallized electrode 8 for forming the capacitance can be connected to the semiconductor element 3 at a short distance, and as a result, there is no need to generate between these metallized wiring conductors 5a and 5b. It is possible to provide a pressure detection device that has high sensitivity with a small capacitance and can accurately detect external pressure.
[0041]
Further, the external connection conductor 9 and the dummy conductor 9a are arranged so as to be substantially point-symmetric with respect to the center of the lower surface of the ceramic base 1, and are formed so that their areas and shapes are substantially the same. Therefore, when the external connection conductor 9 is bonded to the wiring conductor 11 of the external electric circuit board 10 via the conductive bonding material 12 such as solder, the external force and internal stress on the bonded portion are uniformly distributed. The stress is not concentrated in one place, and even in the joint portion in the vicinity of the corner of the ceramic base body 1 where the greatest stress acts, the joint portion breaks down and the corner of the ceramic base body 1 from the notch portion 1d of the joint portion. It can prevent that a crack and a crack generate | occur | produce over a part.
[0042]
Also, a plurality of dummy conductors 9a disposed in the vicinity of each corner of the lower surface are electrically connected via any one of the adjacent external connection conductors 9 and a connecting conductor 9b formed inside the ceramic substrate 1. Since the connection is made, the dummy conductor 9a disposed in the vicinity of the corner is not brought into contact with the current-carrying terminal for depositing the electrolytic plating layer, that is, the corner portion of the ceramic substrate 1 is not chipped or cracked. It is possible to satisfactorily deposit the electroplating layer on the surface of the dummy conductor 9a without generating it. As a result, the dummy conductor 9a for external connection disposed in the corner portion of the external electric circuit board 10 is provided. By bonding to the wiring conductor 11, the bonding between the other external connection conductor 9 and the wiring conductor 11 of the external electric circuit board 10 can be reinforced.
[0043]
Further, this external connection dummy conductor 9a is not covered with the external connection conductor 9 for forming a meniscus on the side surface of the ceramic substrate 1 with the conductive bonding material 12 and bonding it more firmly. The mechanical strength at the corner portion of the ceramic substrate 1 is increased. Further, since the dummy conductor 9a for external connection is isolated from the adjacent external connection conductor 9, the conductive bonding material 12 does not flow out to the adjacent external connection conductor 9, so that there is a variation in the height of the connection. In other words, the external force and internal stress on each joint are uniformly dispersed. As a result, even if the area of the joint portion between the plurality of external connection conductors 9 and the wiring conductor 11 of the external electric circuit board 10 is reduced, the joint portion is destroyed by a large external force or internal stress. Furthermore, it is possible to effectively prevent the occurrence of chipping or cracking from the notch 9b of the joint to the corner of the ceramic substrate 1.
[0044]
Thus, according to the above-described package for the pressure detection device, the semiconductor element 3 is mounted on the mounting portion 1b, and each electrode of the semiconductor element 3 and the metallized wiring conductor 5 are electrically connected. By sealing, the pressure detection device is small and highly sensitive, and can accurately detect an external pressure.
[0045]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, Although the ceramic base 1 and the ceramic plate 2 are joined by sintering and integration, the ceramic base 1 and the ceramic plate 2 may be joined by brazing. Further, the notch 1d is formed on the side surface of the ceramic base 1 and the external connection conductor 9 is attached to the surface thereof. However, the external connection conductor 9 is attached to the ceramic base 1 without forming the notch 1d. It may be simply attached to the side. Furthermore, although the shape of the notch 1d is a substantially square shape, other shapes may be used.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the pressure detection device package of the present invention, the external connection conductor and the dummy conductor are arranged so as to be substantially point-symmetric with respect to the center of one main surface, respectively. In the case where the plurality of external connection conductors are bonded to the wiring conductor of the external electric circuit board via a conductive bonding material such as solder, because the respective areas and shapes are formed to be substantially the same. The external force and internal stress on the joint are evenly distributed and the stress is not concentrated in one place. Even at the joint near the corner of the ceramic substrate where the greatest stress acts, the joint is broken. It is possible to prevent the occurrence of chipping or cracking from the notch portion of the joint portion to the corner portion of the ceramic substrate.
[0047]
In addition, a plurality of dummy conductors arranged in the vicinity of each corner of one main surface are electrically connected to one of the adjacent external connection conductors via a connecting conductor formed inside the ceramic substrate. Therefore, it is possible to cause chipping or cracking in the corner portion of the ceramic substrate without contacting the current-carrying terminal for depositing the electrolytic plating layer on the dummy conductor disposed in the vicinity of the corner. As a result, the electroplating layer can be satisfactorily deposited on the surface of the dummy conductor, and as a result, the dummy conductor for external connection disposed in the corner portion is joined to the wiring conductor of the external electric circuit board. Thus, it is possible to reinforce the bonding between the other external connection conductor and the wiring conductor of the external electric circuit board.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a package for a pressure detection device of the present invention.
2 is a bottom view of the pressure detection device package shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional pressure detection device.
[Explanation of symbols]
1 ... Ceramic substrate
2. Ceramic plate
3. Semiconductor device
5. Metallized wiring conductor
7. First metallized electrode
8 ... Second metallized electrode
9: Conductor for external connection
9a ... Dummy conductor
9b ... ・ Conductor for connection
9c ... ・ Side conductor

Claims (1)

一方の主面に半導体素子が搭載される搭載部を有するセラミック基体と、該セラミック基体の表面および内部に、その一端が前記搭載部またはその周辺に導出するように配設されており、前記半導体素子の各電極が電気的に接続される複数のメタライズ配線導体と、前記セラミック基体の他方の主面との間に密閉空間を形成するように可撓な状態で前記セラミック基体に接合されたセラミック板と、前記密閉空間内の前記セラミック基体の他方の主面に被着されており、前記メタライズ配線導体の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第一メタライズ電極と、前記セラミック板の内側主面に前記第一メタライズ電極と対向するように被着されており、前記メタライズ配線導体の他の一つに電気的に接続された静電容量形成用の第二メタライズ電極とを具備して成る圧力検出装置用パッケージであって、前記セラミック基体の前記一方の主面に複数のダミー導体が各コーナー近傍に配設されて被着され、前記ダミー導体間にそれぞれ前記セラミック基体の側面に沿った配列で複数の外部接続用導体が被着されるとともに、該外部接続用導体は各外部接続用導体から前記側面にかけて被着された側面導体を介して前記メタライズ配線導体に電気的に接続されており、前記外部接続用導体および前記ダミー導体は、前記一方の主面の中心に対してそれぞれ略点対称となるように配列されているとともにそれぞれの面積および形状が略同一となるように形成されており、前記ダミー導体は、隣接する前記外部接続用導体のいずれか一方と前記セラミック基体の内部に形成された連結用導体を介して電気的に接続されていることを特徴とする圧力検出装置用パッケージ。A ceramic base having a mounting portion on which a semiconductor element is mounted on one main surface; and one end of the ceramic base on the surface and inside of the ceramic base so as to lead out to the mounting portion or its periphery; Ceramic bonded to the ceramic base in a flexible state so as to form a sealed space between a plurality of metallized wiring conductors to which each electrode of the element is electrically connected and the other main surface of the ceramic base A plate, a first metallization electrode for forming a capacitance that is attached to the other main surface of the ceramic substrate in the sealed space and is electrically connected to one of the metallized wiring conductors; A second metallization for forming a capacitance is attached to the inner main surface of the ceramic plate so as to face the first metallized electrode and is electrically connected to the other metallized wiring conductor. A package for a pressure detecting device comprising a plurality of dummy electrodes, wherein a plurality of dummy conductors are disposed on and attached to the one main surface of the ceramic base in the vicinity of each corner, respectively, between the dummy conductors. A plurality of external connection conductors are deposited in an arrangement along the side surface of the ceramic base, and the external connection conductors are connected to the metallized wiring via side conductors that are deposited from each external connection conductor to the side surface. The external connection conductor and the dummy conductor are arranged so as to be substantially point-symmetric with respect to the center of the one main surface, and each area and shape are electrically connected to a conductor. The dummy conductor is formed so as to be substantially the same, and the dummy conductor is connected to one of the adjacent external connection conductors and the inside of the ceramic base. Package for pressure detection device, characterized in that through the body are electrically connected.

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