WO2013129444A1 - 圧力センサモジュール及び蓋体 - Google Patents

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WO2013129444A1
WO2013129444A1 PCT/JP2013/055065 JP2013055065W WO2013129444A1 WO 2013129444 A1 WO2013129444 A1 WO 2013129444A1 JP 2013055065 W JP2013055065 W JP 2013055065W WO 2013129444 A1 WO2013129444 A1 WO 2013129444A1
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道和 冨田
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株式会社フジクラ
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    • H01L2924/1615Shape
    • H01L2924/16152Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap

Definitions

  • the present invention relates to a pressure sensor module and a lid. More specifically, the present invention relates to a pressure sensor module in which a semiconductor pressure sensor element and an integrated circuit element functionally connected to the semiconductor pressure sensor element are mounted, and a lid used for the pressure sensor module.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-040167 for which it applied on February 27, 2012, and uses the content here.
  • a semiconductor pressure sensor element (hereinafter referred to as a pressure sensor element) is a sensor having a function of converting a pressure change generated on a semiconductor substrate such as silicon into a voltage signal by using a diaphragm and a piezoresistor formed on the semiconductor substrate. It is an element.
  • a semiconductor element such as a pressure sensor element or a drive circuit element connected to the pressure sensor element is mounted on a package substrate, and these semiconductor elements are covered with a lid.
  • the lid is provided with a pressure introduction hole for introducing an external pressure change into the module.
  • a light emitting device (LED lamp or the like) is mounted as a backlight of a liquid crystal display inside a housing of a small information terminal such as a mobile phone. It is necessary to place the light emitting device and the pressure sensor module close to each other inside the housing due to the space restriction inside the housing. However, the light emitted from the light emitting device arranged in the vicinity of the pressure sensor module may be irradiated to the internal space of the pressure sensor module through the pressure introduction hole.
  • the present invention has been made in view of the above-described facts, and is a pressure sensor module capable of suppressing the entrance of light into the pressure sensor module and preventing a change or malfunction of output characteristics, and a pressure sensor. It aims at providing the cover used for a module.
  • the pressure sensor module according to the first aspect of the present invention is accommodated in an internal space surrounded by a substrate, a lid joined to the substrate, and the substrate and the lid.
  • the pressure introducing hole in the present invention not only means “a hole provided in the side wall portion constituting the lid” but also “formed in a space surrounded by the side wall portion constituting the lid.
  • the hole path formed by a combination of a member (light-shielding wall, protrusion, spacing wall, etc.) and a hole provided inside the side wall”.
  • the hole axis is inflected means that the pressure introduction hole is configured by connecting at least two holes (first hole, second hole) and extends in the direction in which the first hole extends. It means that the second hole axis extending in the direction in which the second hole extends with respect to the first hole axis is inclined.
  • the pressure introduction hole has a light blocking portion formed by bending the hole axis of the pressure introduction hole between the outer space and the inner space. Therefore, even if the light enters the pressure sensor module through the opening from the external space to the opening connected to the external space of the pressure introducing hole, the light is suppressed. Accordingly, it is possible to suppress a problem that the output characteristic of the pressure sensor element disposed in the pressure sensor module changes or the integrated circuit element malfunctions.
  • the opening of the pressure introducing hole that opens to the internal space is disposed in a region that does not face the functional surfaces of the semiconductor pressure sensor element and the integrated circuit element. It is preferable. According to the first aspect of the present invention, even if light is incident through the pressure introducing hole, the functional surfaces of the semiconductor pressure sensor element and the integrated circuit element are not irradiated with light. Accordingly, it is possible to suppress problems that the output characteristics of the pressure sensor element in the pressure sensor module change or the integrated circuit element malfunctions.
  • the pressure introducing hole is formed on a side of the pressure sensor module. According to the first aspect of the present invention, since the pressure introducing hole is formed on the side of the pressure sensor module, the pressure sensor module can be downsized.
  • the lid is formed at a position facing the through hole provided in the lid and a through hole communicating with the external space and the internal space. It is preferable to have a light-shielding wall portion. According to the first aspect of the present invention, since the pressure introducing hole is formed by the through hole and the light shielding wall portion, the functional surfaces of the semiconductor pressure sensor element and the integrated circuit element are not irradiated with light. Accordingly, it is possible to suppress problems that the output characteristics of the pressure sensor element in the pressure sensor module change or the integrated circuit element malfunctions.
  • the lid includes a first side wall and a second side wall, the through hole is provided in the first side wall, and the light shielding wall is It is preferable that the pressure introduction hole is formed by the second side wall portion and the through hole and the light shielding wall portion. According to the first aspect of the present invention, since the pressure introducing hole is formed by the through hole provided in the first side wall and the light shielding wall provided in the second side wall, the semiconductor pressure sensor element and The functional surface of the integrated circuit element is not irradiated with light. Therefore, the same effect as described above can be obtained.
  • the light shielding wall portion is a protruding portion protruding from the second side wall portion, and the protruding portion has the through hole provided in the first side wall portion. It is preferable that it is provided so as to cover it. According to the first aspect of the present invention, since the protrusion covers the through hole, the functional surfaces of the semiconductor pressure sensor element and the integrated circuit element are not irradiated with light. Therefore, the same effect as described above can be obtained.
  • the lid is provided between an upper end wall portion, a hole forming surface in which the pressure introducing hole is formed, and the upper end wall portion and the hole forming surface. It is preferable to have a stepped portion. According to the first aspect of the present invention, since the step portion is provided, the pressure introduction hole is separated from the functional surfaces of the semiconductor pressure sensor element and the integrated circuit element. For this reason, even if light is incident on the through hole, it is difficult for the light to reach the element arranged in the internal space. Therefore, the same effect as described above can be obtained.
  • the inner wall surface of the pressure introducing hole is preferably black.
  • the inner wall surface of the pressure introducing hole is black, even if light enters the inside of the pressure sensor module from the outer space, scattering of incident light on the inner wall surface is suppressed. The Therefore, it is possible to prevent the output characteristic of the pressure sensor element in the pressure sensor module from changing or the integrated circuit element from malfunctioning.
  • the lid according to the second aspect of the present invention includes a through hole communicating with the external space and the internal space, and a light shielding wall portion provided in the internal space and formed at a position facing the through hole.
  • the lid according to the second aspect of the present invention is used for the pressure sensor module according to the first aspect described above.
  • the lid according to the second aspect of the present invention has a first side wall and a second side wall, the through hole is provided in the first side wall, and the light shielding wall is provided in the second side wall. It is preferable that a pressure introducing hole is constituted by the through hole and the light shielding wall.
  • the light shielding wall is a protrusion protruding from the second side wall, and the protrusion covers the through-hole provided in the first side wall. It is preferable that it is provided.
  • the lid is provided between an upper end wall portion, a hole forming surface in which the pressure introducing hole is formed, and the upper end wall portion and the hole forming surface. It is preferable to have a stepped portion.
  • the inner wall surface of the pressure introducing hole is preferably black.
  • the pressure introduction hole includes the light blocking portion as a configuration that blocks the light applied to the internal space of the pressure sensor module. Therefore, it is possible to prevent the output characteristics of the pressure sensor element from changing or the integrated circuit element from malfunctioning.
  • FIG. 8B is an enlarged cross-sectional view taken along line A-A ′ showing a configuration example 4 of the pressure sensor module according to the first embodiment of the present invention, and showing a portion indicated by a symbol Z in FIG. 7A. It is a transverse cross section showing typically example 4 of composition of a pressure sensor module concerning a 1st embodiment of the present invention. It is a top view which shows the inside of the cover body which comprises the pressure sensor module which concerns on 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line B-B ′ in FIG.
  • FIG. 1A and 1B are schematic views showing a configuration example of a pressure sensor module according to the present embodiment.
  • FIG. 1A is a longitudinal sectional view
  • FIG. 1B is a transverse sectional view.
  • the pressure sensor module 1 ⁇ / b> A has an internal space C defined by the package substrate 2 and the lid 3.
  • a pressure sensor element 10 and an integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving and controlling the pressure sensor element 10 are arranged on the package substrate 2 in the internal space C.
  • the internal space C communicates with the external space of the pressure sensor module 1A via the pressure introduction hole S1 (S2).
  • the pressure introducing hole S1 (S2) is disposed to face the area excluding the area where the pressure sensor element 10 of the package substrate 2 and the integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving control of the pressure sensor element 10 are disposed.
  • the pressure introduction hole S1 (S2) is a light blocking part R1 (R2) formed by bending the hole axis of the pressure introduction hole (communication hole, vent) between the external space and the internal space.
  • R1 light blocking part
  • “the hole axis of the pressure introduction hole is inflected” means that the direction of the pressure introduction hole is changed to a direction other than straight travel.
  • the first hole axis extends in the direction in which the first hole extends. It means that the second hole axis extending in the direction in which the two holes extend is inclined. That is, the “inflection” in the present invention includes a meandering or retrograde form in addition to a bent or curved form.
  • the pressure sensor element 10 that constitutes the pressure sensor module 1A has a flat semiconductor substrate 11 as a base material, and a pressure detection unit that detects pressure on one surface 11a of the semiconductor substrate 11 is provided. Is formed. In the central region ⁇ of the one surface 11 a of the semiconductor substrate 11, a space 12 (pressure reference chamber) that extends substantially parallel to the one surface 11 a inside the plate thickness direction, and a thinned diaphragm 13 positioned above the space 12, It is equipped with. A plurality of gauge resistors 14 are disposed on the outer edge of the diaphragm 13.
  • the pressure detection unit includes a space 12 (pressure reference chamber), a diaphragm 13, and a gauge resistor 14. On one surface 11 a of the semiconductor substrate 11, a first connection pad 16 electrically connected to the gauge resistor 14 is disposed in the outer edge region ⁇ excluding the diaphragm 13.
  • a plurality of first connection pads 16 are arranged, and the first connection pads 16 are connected to each other via inter-pad connection lines 17. Therefore, the first connection pads are connected to each other via the gauge resistor 14 and the inter-pad connection line 17.
  • an insulating layer 15 is provided in a region excluding the first connection pad 16 on the one surface 11a of the semiconductor substrate 11 to block the gauge resistor 14 from contact with the outside air, thereby protecting the gauge resistor 14 from contaminants. is doing.
  • gauge resistors 14 On one surface 11a of the semiconductor substrate 11, four gauge resistors 14 (R1 to R4), which are pressure sensitive elements, are arranged.
  • the gauge resistors 14 are electrically connected to each other so as to form a so-called Wheatstone bridge circuit via lead wires or the like (not shown) (see FIG. 2).
  • the package substrate 2 is formed of a ceramic material such as alumina (Al 2 O 3 ), a synthetic resin such as an epoxy resin or a polyimide resin, for example.
  • the external connection electrode 45 is disposed on the package substrate 2.
  • the bonding pad 40 and the external connection electrode 45 are configured as a laminated body in which metal materials such as nickel (Ni), chromium (Cr), copper (Cu), and gold (Au) are combined.
  • a pressure sensor element 10 and an integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving control of the pressure sensor element 10 are arranged via an adhesive layer 30 made of an adhesive.
  • the adhesive for example, an adhesive made of an epoxy resin or a silicone resin, or a metal material such as silver (Ag) can be used.
  • the first connection pad 16 of the pressure sensor element 10 is electrically connected to an integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving control of the pressure sensor element 10 via a connection line 18.
  • the integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving control of the pressure sensor element 10 is electrically connected to the bonding pad 40 via the connection line 19.
  • the connection is performed by wire bonding using metal wiring such as gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), etc., but flip chip connection using bumps such as gold (Au) or solder material is used. It can also be used.
  • the lid 3 has an opening located at one end, an upper end wall 3a and a side wall 3b that are located at the other end and closed, and a bottom located around the opening. 3c.
  • the bottom 3c is bonded to one surface 2a of the package substrate 2 via an adhesive layer made of an adhesive. That is, the lid 3 is configured to cover the pressure sensor element 10 and the integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving control of the pressure sensor element 10 through the internal space C.
  • an adhesive made of an epoxy resin or a silicone resin, or a metal material can be used as the adhesive.
  • the lid 3 can be formed by injection molding using a synthetic resin material such as epoxy resin or polyphenylene sulfite (PPS).
  • PPS polyphenylene sulfite
  • the lid 3 contains a light-impermeable material and is formed of a black resin material.
  • a pressure introducing hole S1 is formed in the upper end wall 3a of the lid 3, and the internal space C communicates with the external space. Further, as shown in FIG. 1A, the pressure introducing hole S1 is arranged so that the hole axis of the opening S1a connected to the external space and the hole axis of the opening S1b connected to the internal space C are bent. Yes.
  • the pressure introducing hole S1 having a bent hole axis has a shape facing each other in an L-shaped cross section, and is formed with a light blocking portion R1 that blocks light incident from the external space.
  • the opening S1a connected to the external space of the pressure introducing hole S1 and the opening S1b connected to the internal space C are arranged at positions that do not overlap each other when viewed in plan.
  • the pressure sensor element 10 of the substrate 2 and the integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving control of the pressure sensor element 10 are arranged at a position (opening S1b) facing the internal space C of the pressure introduction hole S1. It is arranged to face the area excluding the area.
  • the opening S1b connected to the internal space C includes a pressure sensor element 10 disposed on the package substrate 2 and an integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving control of the pressure sensor element 10. It is formed facing an area other than the arranged area.
  • the opening S1b is disposed to face a region other than the region where the bonding pad 40 is disposed.
  • the pressure introduction hole S1 is not limited to the upper end wall 3a of the lid 3, and the hole axis of the opening S1a connected to the external space and the hole axis of the opening S1b connected to the internal space C are inflected. It should just be arrange
  • a configuration in which the pressure introduction hole S1 is formed in the side wall portion 3b of the lid body 3 constituting the side portion of the pressure sensor module may be employed. If the pressure introducing hole S1 is formed in the side wall 3b of the lid 3, it is not necessary to provide a region for forming the pressure introducing hole S1 in the upper end wall 3a of the lid 3 or the package substrate 2.
  • the size of the lid 3 or the package substrate in the planar direction is reduced, and as a result, the entire pressure sensor module can be easily downsized. Even if light is incident on the internal space through the pressure introduction hole S1 formed in the side portion (side wall portion of the lid) of the pressure sensor module, the portion that is mainly irradiated by the incident light is the pressure sensor element 10. Alternatively, it is difficult to directly irradiate the side surface of the integrated circuit element 20 on which the diaphragm or the pressure sensitive element is formed. Thereby, the characteristic change of the pressure sensor element 10 or the malfunction of the integrated circuit element 20 can be suppressed.
  • the internal space C it is preferable that the connected opening S1b is formed at a position lower than the position of the functional surface of the pressure sensor element 10 or the integrated circuit element 20 disposed in the internal space C (positional relationship in the vertical direction of the pressure sensor module). ). Thereby, even if light enters the internal space through the pressure introduction hole S1, there is no possibility that the incident light directly irradiates the functional surface of the pressure sensor element 10 or the integrated circuit element 20.
  • pressure introduction is performed only at the lower end of the side wall portion 3b of the lid body 3. It is preferable to adopt a configuration in which the hole S1 is formed. In this configuration, it is more preferable that the upper surface of the package substrate 2 disposed at a position facing the lower end of the side wall portion 3b is flat. That is, as shown in FIG. 7B, which is an enlarged cross-sectional view (indicated by a dotted line in FIG. 7B), which is a part indicated by the symbol Z in FIG.
  • the inner wall of the formed pressure introducing hole S1 is constituted by the lid 3 (upper surface, side surface) and the package substrate 2 (lower surface). 7A, 7B, and 7C, that is, by using the configuration having the pressure introduction hole S1 disposed at the lower end of the side wall portion 3b of the lid 3, the lid 3 can be easily injection molded. Therefore, it is possible to provide a pressure sensor module that is excellent in design freedom and can be manufactured at low cost.
  • FIG. 1A shows a configuration example in which both ends of the light blocking portion R1 serve as inflection points, and the pressure introduction holes S1 are linearly extended from each inflection point toward the two openings S1a and S1b.
  • the present invention is not limited to this configuration example.
  • the hole axis is inflected (if it has an inflection point)
  • the inflection point may constitute the light blocking section.
  • a configuration in which a linearly extending pressure introduction hole forms an inflection point that reverses at a desired angle can be given.
  • a configuration in which one light blocking unit includes three or more inflection points may be employed.
  • the pressure introducing hole S1 is formed integrally with the lid 3 by injection molding or the like.
  • the pressure introduction hole S1 is formed as a part of the lid 3 having the black light shielding portion R1.
  • the inner wall part of pressure introduction hole S1 can also be made black, for example by painting using a black paint.
  • the pressure introducing hole S2 can be provided in the package substrate 2 as shown in FIGS. 3A and 3B. Specifically, the pressure introduction hole S2 is formed in the same manner as when the pressure introduction hole is formed in the lid 3, and the opening axis connected to the external space of the package substrate 2 and the opening space connected to the internal space C. It arrange
  • the pressure introducing hole S2 having the bent hole axis has a shape facing each other in an L-shaped cross section, and is formed with a light blocking portion R2 that blocks light incident from the external space.
  • the opening S2b connected to the internal space C of the pressure introduction hole S2 is a region where the pressure sensor element 10 of the package substrate 2 and the integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving control of the pressure sensor element 10 are arranged. It is arranged in the area excluding.
  • the inner wall surface of the pressure introducing hole S2 is preferably black using, for example, a black paint.
  • the pressure sensor element 10 and the pressure sensor are disposed in the internal space C surrounded by the package substrate 2 and the lid 3 joined to the package substrate 2.
  • An integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving control of the element 10 is arranged.
  • the internal space C communicates with the external space of the pressure sensor module 1A via the pressure introduction hole S1 (S2).
  • the pressure introducing hole S1 (S2) is disposed to face the area excluding the area where the pressure sensor element 10 of the package substrate 2 and the integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving control of the pressure sensor element 10 are disposed. Has been.
  • the light blocking portion R1 (R2) is disposed in the.
  • the light blocking portion R1 (R2) is formed so that it is difficult for light to reach from the external space to the internal space C through the pressure introducing hole S1 (S2).
  • the light blocking portions R1 (R2) formed so as to face each other in an L-shaped cross section are provided, light emitted from a light emitting device (for example, an LED) disposed close to the pressure sensor module 1A is introduced into the pressure. Even if the light enters the opening S1a (S2a) connected to the external space of the hole S1 (S2), the incidence of light into the internal space C is suppressed through the opening S1b (S2b) connected to the internal space C. Therefore, there is no possibility that light is irradiated to the pressure sensor element 10 disposed on the substrate 2 in the pressure sensor module 1A and the integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving control of the pressure sensor element 10.
  • a light emitting device for example, an LED
  • the pressure introduction hole S1 (S2) has a black inner wall surface, scattering of incident light on the inner wall surface of light incident from the external space is suppressed, so that the pressure sensor element 10 and the pressure sensor element 10
  • the integrated circuit element (ASIC) 20 for drive control is irradiated with light. Therefore, it is possible to solve the problem that the output characteristics of the pressure sensor element 10 change or the integrated circuit element (ASIC) 20 for driving control of the pressure sensor element 10 malfunctions.
  • FIGS. 5A and 5B are schematic views showing a configuration example of the pressure sensor module 1B according to the present embodiment.
  • FIG. 5A is a longitudinal sectional view
  • FIG. 5B is a transverse sectional view.
  • the pressure sensor module 1 ⁇ / b> B has an internal space C defined by the package substrate 2 and the lid 3.
  • On the package substrate 2 in the internal space C a pressure sensor element 10 and an integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving control of the pressure sensor element 10 are arranged.
  • the internal space C communicates with the external space of the pressure sensor module 1B via the pressure introduction hole S3, but the pressure introduction hole S3 is the point that the package substrate 2 and the lid 3 are configured. Different from one embodiment.
  • the package substrate 2 is formed of a ceramic material such as alumina (Al 2 O 3 ), a synthetic resin such as an epoxy resin or a polyimide resin, as in the first embodiment. Yes.
  • a ceramic material such as alumina (Al 2 O 3 )
  • a synthetic resin such as an epoxy resin or a polyimide resin
  • the external connection electrode 45 to be used is disposed on the package substrate 2.
  • the bonding pad 40 and the external connection electrode 45 are configured as a laminated body in which metal materials such as nickel (Ni), chromium (Cr), copper (Cu), and gold (Au) are combined.
  • the pressure sensor element 10 and an integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving control of the pressure sensor element 10 are formed on the one surface 2a of the package substrate 2 from an adhesive. 30.
  • One surface 2a of the package substrate 2 is bonded to a bottom 3c provided at a position near the opening of the lid 3 via an adhesive layer made of an adhesive.
  • a recess 2b is provided on the surface 2a.
  • the recess 2b and the bottom 3c close to the opening of the lid 3 are arranged to face each other, and a pressure introduction hole S3 is formed.
  • the pressure introduction hole S3 includes a recess 2b provided in the peripheral edge of the package substrate 2 and a bottom 3c close to the opening of the lid 3, and a hole axis of the opening S3a connected to the external space and the inner space C side. And a light blocking portion R3 formed so that the inner space cannot be visually recognized from the outer space.
  • the pressure introducing hole S3 of the pressure sensor module 1B is formed so as to open to the side portions excluding the upper side and the lower side of the pressure sensor module 1B.
  • a recess 2 b is provided in a part of the peripheral edge of the one surface 2 a of the package substrate 2, and the recess 2 b is formed so as to face the bottom 3 c close to the opening of the lid 3.
  • the position of the pressure introduction hole S3 is not particularly limited as long as it is a position facing the bottom 3c near the opening of the lid 3 at the peripheral edge of the one surface 2a of the package substrate 2.
  • a plurality of pressure introducing holes S3 may be provided.
  • the inner wall surface of the recess 2b and the surface of the bottom 3c of the lid 3 that faces the recess 2b are preferably painted with, for example, black paint to be black.
  • FIG. 6A and 6B show an example of the pressure introducing hole S3 formed in the side part of the pressure sensor module and having a shape different from the above-described shape.
  • the recess 2b of the package substrate 2 constituting the pressure introducing hole S3 can also be formed in a hook shape in a plan view.
  • the pressure sensor element 10 and the pressure sensor are disposed in the internal space C surrounded by the package substrate 2 and the lid 3 joined to the package substrate 2.
  • An integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving control of the element 10 is arranged.
  • the internal space C communicates with the external space of the pressure sensor module 1B through a pressure introduction hole S3 formed in a side portion of the pressure sensor module.
  • the pressure introducing hole S ⁇ b> 3 includes a recess 2 b provided in a part of the peripheral edge of the one surface 2 a of the package substrate 2 and a bottom 3 c on the opening side of the lid 3.
  • the inner wall surface of the pressure introducing hole S3 is black, scattering of incident light on the inner wall surface of light incident from the external space is suppressed. For this reason, there is no possibility that light is irradiated to the pressure sensor element 10 and the integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving control of the pressure sensor element 10. Accordingly, it is possible to solve the problem that the output characteristics of the pressure sensor element 10 change or the integrated circuit element (signal processing IC) 20 for driving control of the pressure sensor element 10 malfunctions.
  • the arrangement of the gauge resistor 14 may be changed depending on the specification.
  • various modifications can be considered for the arrangement of the bonding pad 40 and the external connection electrode 45.
  • the pressure introducing hole is formed inside the side wall 3b, the hole axis of the pressure introducing hole is bent, and the light blocking portions having shapes facing each other in an L-shaped cross section are provided.
  • the configuration has been described.
  • the third embodiment an embodiment different from the pressure introducing hole and the light blocking portion described in the first embodiment will be described.
  • symbol is attached
  • FIG. 8A is a plan view showing the inside of the lid 3 constituting the pressure sensor module according to the third embodiment.
  • the pressure introducing hole and the light blocking part are not formed inside the side wall part 3b, and the through hole and the protrusion part provided in the side wall part.
  • a pressure introducing hole S4 and a light blocking part R4 are formed.
  • the side wall 3b includes a side wall 3bx (first side wall) extending in the X direction and a side wall 3by (second side wall) extending in the Y direction. Has been.
  • the side wall 3bx is provided with a through hole 50 that communicates the internal space C defined by the package substrate 2 and the lid 3 and the external space of the lid 3.
  • the through hole 50 includes an opening 50a of the through hole 50 connected to the external space and an opening 50b of the through hole 50 connected to the internal space C.
  • the side wall 3bx has a front end surface 3ba exposed in the through hole 50 and a side wall inner surface 3bb that is adjacent to the front end surface 3ba and extends in the X direction. For this reason, the through hole 50 is a space sandwiched between the tip inner surface 3bc and the tip surface 3ba of the side wall 3by and extends in the Y direction.
  • the width of the through hole 50 is preferably about 200 ⁇ m.
  • the side wall 3by in the internal space C is provided with a protrusion 51 (light-shielding wall) extending in parallel with the extending direction of the side wall 3bx.
  • the protrusion 51 protrudes from the side wall 3by and has a wall surface 51a.
  • the protrusion 51 protrudes from the side wall 3by so that the wall surface 51a faces the opening 50b (through hole 50) and the side wall inner surface 3bb. That is, the protrusion 51 is provided at a position facing the through hole 50.
  • a space sandwiched between the wall surface 51a and the side wall inner surface 3bb extends in the X direction.
  • the protruding portion 51 is provided so as to cover the through hole 50, and the protruding portion 51 is disposed from the side wall portion 3b so that the wall surface 51a and the side wall inner surface 3bb overlap each other. Projecting toward the inside of the space C.
  • the distance L between the side wall inner surface 3bb (opening 50b) and the wall surface 51a is preferably about 200 ⁇ m.
  • variety of the projection part 51 is about 200 micrometers.
  • protrusions 51 and through holes 50 are provided near the corners of the lid 3 shown in FIG. 8A.
  • the protrusion 51 and the through hole 50 have an X imaginary line extending in the X direction so that the side wall 3b extends and a Y imaginary line extending in the Y direction so that the side wall 3by extends. It is provided near the position where they cross each other. Since the corner is provided at a position away from the region where the pressure sensor element 10 and the integrated circuit element 20 are disposed, it is a preferable part for the position where the pressure introducing hole S4 and the light blocking portion R4 are provided.
  • the space between the wall surface 51a and the side wall inner surface 3bb formed in this way and the through hole 50 constitute a pressure introducing hole S4. Further, since the space sandwiched between the wall surface 51a and the side wall inner surface 3bb extends in the X direction and the through hole 50 extends in the Y direction, the hole axis of the pressure introducing hole S4 is bent. A light blocking portion R4 is formed.
  • the protrusion 51 may be formed so that the width of the protrusion 51 is 200 ⁇ m or more. However, if the width is too large, the protrusion 51 is disposed in the internal space C defined by the package substrate 2 and the lid 3. There is a risk of interfering with the pressure sensor element 10 and the integrated circuit element 20 that are applied.
  • the width of the protrusion 51 is appropriately determined so that a desired space is formed in the internal space C according to the size and arrangement (layout) of the pressure sensor element 10 and the integrated circuit element 20.
  • the lid 3 may be formed so that the width and distance L of the through hole 50 are about 200 ⁇ m or more, but in order to reduce the width of the optical path of the light incident from the outside of the lid 3 to the inside.
  • the width and distance L of the through hole 50 are preferably about 200 ⁇ m.
  • part provided in the cover body 3 including the through-hole 50 and the projection part 51 is integrally formed by the injection molding at the time of forming the cover body 3. FIG. For this reason, the lid 3 having the above-described configuration can be easily manufactured without forming the through hole 50 and the protruding portion 51 through a plurality of steps.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view showing the inside of the lid 3 of the third embodiment and along the line BB ′ of FIG. 8A.
  • the position P1 of the hole forming surface 60 where the pressure introducing hole S4 and the light blocking portion R4 are formed is different from the position P2 of the bottom 3c. ing.
  • the step portion 61 is provided between the position P3 of the upper end wall portion 3a and the position P1 of the hole forming surface 60.
  • the distance between the position P1 and the position P2 is, for example, 200 ⁇ m.
  • the distance between the position P2 and the position P3 is, for example, 450 ⁇ m.
  • FIG. 8C is a plan view showing the outside of the lid 3 constituting the pressure sensor module according to the third embodiment.
  • An alignment mark AM is provided on the outer surface of the lid 3 in order to easily recognize the arrangement direction of the lid 3 relative to the package substrate 2.
  • the alignment mark AM is formed so as to be recessed on the outer surface of the lid 3.
  • the opening 50a (outer opening) of the through hole 50 connected to the external space has a point W where the tip inner surface 3bc of the side wall 3by and the tip outer surface 3bd of the side wall 3by intersect, and a tip surface 3ba of the side wall 3bx. This is an area extending in the X direction formed between the two.
  • the opening 50b (inner opening) of the through hole 50 connected to the pressure introduction hole S4 (inner space) has a point V where the tip surface 3ba of the side wall 3bx intersects with the side wall inner surface 3bb of the side wall 3bx, and the side wall.
  • the symbol IM is a virtual line that connects the point V and the point W and extends from the outer space of the lid 3 toward the inner space C.
  • the virtual line intersects the center line CL of the through hole 50 and coincides with a diagonal line (a line connecting the point V and the point W) of the through hole 50.
  • the protrusion 51 protrudes from the side wall 3by so that the virtual line IM crosses the protrusion 51 (wall surface 51a) that functions as a light shielding wall, that is, the wall surface 51a and the virtual line IM intersect each other. .
  • the projection 51 and the through hole 50 of the lid 3 are configured so that the virtual line IM crosses the projection 51 in this way, the internal space C is formed from the external space through the through hole 50 along the virtual line IM. Even if light enters the light, the light is shielded by the wall surface 51a of the protrusion 51, and the light does not easily reach the elements disposed in the internal space C.
  • the length from the side wall 3by to the tip of the protrusion 51 is about 450 ⁇ m.
  • the width of the through hole 50 and the distance L between the side wall inner surface 3bb and the wall surface 51a are about 200 ⁇ m as described above.
  • the width and distance are not particularly limited. Further, in FIG. 9A, a substantially right angle corner is formed at the tip outer surface 3bd (point W), the tip surface 3ba (point V), and the tip of the projection 51, but the corner obtained by injection molding The shape is not necessarily a right angle, and a rounded corner may be formed. For this reason, the width and distance described above are appropriately determined in consideration of dimensional errors and shape variations obtained by injection molding.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view showing the lid 3 including the pressure introducing hole S4 and the light blocking portion R4 and the pressure sensor module.
  • the pressure sensor module 1C has an internal space C defined by the package substrate 2 and the lid 3.
  • the lid 3 is formed with a pressure introducing hole S4 and a light blocking portion R4.
  • a structure body Q is provided on the package substrate 2 in the internal space C.
  • the structure Q includes a sensor, a circuit, a pad, and the like arranged on the package substrate 2 in the internal space C.
  • the position P4 of the upper surface (functional surface) Q1 of the structure Q is separated from the package substrate 2 by the height H2.
  • the position P4 of the upper surface Q1 means the position of the upper surface of the element having the largest height among the pressure sensor element 10, the integrated circuit element (signal processing IC) 20, the bonding pad 40, etc. arranged in the internal space C.
  • the lid 3 is provided with the stepped portion 61.
  • the position P1 of the step portion 61 is separated from the package substrate 2 by the height H1, and the height H1 is smaller than the height H2. That is, the step portion 61 is formed at a position lower than the position P4 on the upper surface Q1. In other words, the pressure introduction hole S4 and the upper surface Q1 are separated from each other in the Z direction.
  • step portion 61 By providing the step portion 61 in this way, even if light is incident on the opening 50a of the through hole 50, not only the light is blocked by the pressure introducing hole S4 and the light blocking portion R4, but also in the internal space C. It becomes difficult for light to reach the upper surface Q1 of the disposed structure Q. For this reason, the entrance of light into the pressure sensor module 1C is suppressed, and the output characteristics of the pressure sensor element are prevented from changing or the integrated circuit element is prevented from malfunctioning. Moreover, even if light is irradiated to the opening 50a of the through hole 50 and incident light is scattered in the pressure introduction hole S4 and the light blocking portion R4, the irradiation region where the scattered light reaches becomes narrow, and the above-described effect. Can be obtained synergistically. Moreover, light scattering can be suppressed by making the inner wall surface of the pressure introducing hole S4 black.
  • the through-hole 50 was formed in the side wall part 3bx extended in the X direction, and the protrusion part 51 was formed in the side wall part 3by extended in the Y direction, the side wall part was demonstrated.
  • a configuration in which the through hole 50 is formed in the part 3by (first side wall part) and the protrusion 51 is formed in the side wall part 3bx (second side wall part) may be adopted.
  • modified examples 1 to 4 of the lid constituting the pressure sensor module according to the third embodiment will be described with reference to enlarged plan views of FIGS. 10A to 10D.
  • the same members as those in the third embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
  • a protrusion 51x (light-shielding wall) extending from the front end surface 3ba of the side wall 3bx in parallel to the extending direction of the side wall 3by is provided.
  • the side wall 3by is provided with a protrusion 51y (light-shielding wall) having a wall surface 51a facing the tip of the protrusion 51x.
  • the configuration of the protrusion 51y is the same as the protrusion 51 of the third embodiment described above. That is, in the modification 1, the protrusion part is provided in both the side wall part 3bx and the side wall part 3by.
  • a through-hole 50 extending in the Y direction is provided between the protrusion 51x and the protrusion 51y.
  • a space sandwiched between the wall surface 51a and the tip of the side wall 3bx extends in the X direction.
  • the through hole 50 and this space are the pressure introduction hole S4, and the hole axis of the pressure introduction hole S4 is bent, that is, the light blocking portion R4 is formed. Even if the pressure introduction hole S4 is configured by the through hole 50 and the protrusion 51y, the virtual line (see FIG. 9A) that coincides with the diagonal line of the through hole 50 crosses the protrusion 51y.
  • the pressure introducing hole S4 is formed on the hole forming surface 60, that is, a step portion 61 is provided between the hole forming surface 60 and the upper end wall portion 3a.
  • a step portion 61 is provided between the hole forming surface 60 and the upper end wall portion 3a.
  • a protrusion 51y (light shielding wall) longer than the length of the protrusion 51 of the third embodiment.
  • the configuration of the through hole 50 is the same as that of the third embodiment.
  • a space sandwiched between the wall surface 51a and the side wall inner surface 3bb extends in the X direction.
  • the through hole 50 and this space are the pressure introduction hole S4, and the hole axis of the pressure introduction hole S4 is bent, that is, the light blocking portion R4 is formed. Even if the pressure introduction hole S4 is configured by the through hole 50 and the protrusion 51y, the virtual line (see FIG. 9A) that coincides with the diagonal line of the through hole 50 crosses the protrusion 51y.
  • the pressure introducing hole S4 is formed on the hole forming surface 60, that is, a step portion 61 is provided between the hole forming surface 60 and the upper end wall portion 3a.
  • a step portion 61 is provided between the hole forming surface 60 and the upper end wall portion 3a.
  • a protrusion 51x (light-shielding wall) is provided that protrudes from the side wall inner surface 3bb at a position away from the front end surface 3ba of the side wall 3bx and extends parallel to the extending direction of the side wall 3by. It has been.
  • the side wall 3by is provided with a protrusion 51y (light-shielding wall) having a wall surface 51a facing the tip of the protrusion 51x.
  • the configuration of the protrusion 51y is the same as the protrusion 51 of the third embodiment described above. That is, in the modification 3, the protrusion part is provided in both the side wall part 3bx and the side wall part 3by.
  • the through-hole 50 extended in a Y direction is provided between the front end surface 3ba and the projection part 51y.
  • the first space sandwiched between the wall surface 51a and the side wall inner surface 3bb extends in the X direction.
  • the tip 51c of the protrusion 51y and the wall surface 51d of the protrusion 51x are opposed to each other, and a second space is formed.
  • the through hole 50, the first space, and the second space constitute a pressure introduction hole S4.
  • the hole axis of the pressure introducing hole S4 is inflected, that is, a light blocking portion R4 is formed. That is, the pressure introducing hole S4 and the light blocking portion R4 are formed in an inverted S shape.
  • the pressure introduction hole S4 is configured by the through hole 50 and the protrusions 51y and 51x, the imaginary line (see FIG. 9A) that coincides with the diagonal line of the through hole 50 has the protrusions 51y and 51x. Crossing. Further, the pressure introducing hole S4 and the light blocking portion R4 are formed on the hole forming surface 60, that is, a step portion 61 is provided between the hole forming surface 60 and the upper end wall portion 3a.
  • the same effects as those of the third embodiment described above can be obtained.
  • the pressure introduction hole S4 and the light blocking portion R4 having an inverted S-shaped planar pattern have been described.
  • blocking part R4 may be comprised.
  • a through hole 50 is formed in a substantially central portion of the side wall portion 3by.
  • a separation wall portion 70 is provided at a position facing the through hole 50 and away from the side wall portion 3by.
  • the separation wall 70 is formed in a straight line so as to extend in the Y direction at a position facing the opening 50 b of the through hole 50.
  • the separation wall portion 70 is provided on the lid body 3 so as to protrude from the upper end wall portion 3a (Z direction). Moreover, in the modification 4, the through-hole 50 is provided so that it may extend in a X direction. Two spaces sandwiched between the wall surface 70a of the separation wall portion 70 and the side wall inner surface 3bb of the side wall portion 3by extend in the Y direction. The through hole 50 and the two spaces constitute a pressure introduction hole S4.
  • the hole axis of the pressure introducing hole S4 is inflected, that is, a light blocking portion R4 is formed. That is, the pressure introducing hole S4 and the light blocking portion R4 are formed in a T shape.
  • the pressure introduction hole S4 is configured by the through hole 50 and the separation wall portion 70, the imaginary line (see FIG. 9A) that coincides with the diagonal line of the through hole 50 crosses the separation wall portion 70. Yes. Further, the pressure introducing hole S4 and the light blocking portion R4 are formed on the hole forming surface 60, that is, a step portion 61 is provided between the hole forming surface 60 and the upper end wall portion 3a.
  • the through hole 50 is provided in the side wall portion 3by and the separation wall portion 70 extends in the Y direction. However, the through hole 50 is provided in the side wall portion 3bx, and the separation wall is provided. A structure in which the portion 70 extends in the X direction may be employed.
  • the modification 4 demonstrated the case where the pressure introduction hole S4 and the light-shielding part R4 were provided in the center part of the side wall part 3by, the pressure sensor element 10 and integrated circuit element (inside the internal space C) ( Depending on the layout in which the signal processing IC) 20 is arranged on the package substrate 2, the through hole 50 is provided at any one of the four side walls 3b. Further, when there is no space for providing the pressure introducing hole S4 and the light blocking portion R4 in the side wall 3b, it is preferable to adopt the structure described in the third embodiment or the first to third modifications. Moreover, a through-hole may be formed in the corner and a separation wall may be provided at a position corresponding to the through-hole formed in the corner. That is, the positions of the light shielding wall portion and the through hole are appropriately determined so that a desired space is formed in the internal space C according to the size and arrangement (layout) of the pressure sensor element 10 and the integrated circuit element 20.
  • the present invention is widely applicable to pressure sensor modules that function as pressure sensors for various uses, and electronic devices and electronic devices equipped with such pressure sensor modules.
  • 1A, 1B pressure sensor module 2 substrate (package substrate), 3 lid, 3b side wall, 3bx side wall (first side wall), 3by side wall (second side wall), 10 semiconductor pressure sensor element, 11 semiconductor Substrate, 12 space (pressure reference chamber), 13 diaphragm, 14 gauge resistor, 15 insulating layer, 16 first connection pad, 17 pad connection line, 20 integrated circuit element (signal processing IC), 30 adhesive layer, 40 bonding Pad, 45 External connection electrode, 50 Through hole, 51, 51x, 51y Projection (light shielding wall), 60 hole forming surface, 61 step, 70 Separation wall (light shielding wall), C internal space, S1, S2 , S3, S4 Pressure introduction hole, S1a, S2b, S3c Opening (pressure introduction hole), R1, R2, R3, R4 Light blocking part (pressure introduction hole).

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Abstract

 本発明の圧力センサモジュールは、基板(2)と、前記基板(2)に接合された蓋体(3)と、前記基板(2)及び前記蓋体(3)により囲まれてなる内部空間(C)に収容された、半導体圧力センサ素子(10)及び前記半導体圧力センサ素子(10)と機能的に接続された集積回路素子(20)と、前記内部空間(C)と外部空間とを連通させる圧力導入孔(S1)と、前記外部空間と前記内部空間(C)との間に設けられ、前記圧力導入孔(S1)の孔軸が変曲して形成された光遮断部(R1)と、を有する。

Description

圧力センサモジュール及び蓋体
 本発明は、圧力センサモジュール及び蓋体に係る。より詳細には、半導体圧力センサ素子と、半導体圧力センサ素子と機能的に接続された集積回路素子とを実装してなる圧力センサモジュールと、圧力センサモジュールに用いられる蓋体とに関する。
 本願は、2012年2月27日に出願された特願2012-040167号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 半導体圧力センサ素子(以下、圧力センサ素子と記す)は、半導体基板に形成されたダイアフラムおよびピエゾ抵抗を利用して、シリコンなどの半導体基板上に生ずる圧力変化を電圧信号に変換する機能を有するセンサ素子である。
 圧力センサモジュールにおいては、圧力センサ素子又は圧力センサ素子と接続された駆動回路素子等の半導体素子がパッケージ基板に搭載されて、これらの半導体素子が蓋体で覆われている。蓋体には、外部の圧力変化をモジュールの内部へ導入するための圧力導入孔が設けられている。
 携帯電話などの小型情報端末は、小さな筐体の限られた空間に多数のデバイスを高密度に配置する必要がある。このような小型情報端末に搭載される圧力センサモジュールとして、振動特性の変化を抑制しながら薄型化を図った圧力センサモジュールが知られている(特許文献1)。
 一方、携帯電話などの小型情報端末の筐体の内部には、液晶ディスプレイのバックライトとして、発光デバイス(LEDランプ等)が搭載されている。筐体内部の空間の制約から、発光デバイスと圧力センサモジュールとを近接して筐体内部に配置する必要がある。
 しかるに、圧力センサモジュールに近接配置された発光デバイスから出射された光が、圧力導入孔を通じて圧力センサモジュールの内部空間に照射される場合がある。この発光デバイスから出射された光が、圧力センサモジュール内に搭載された圧力センサ素子又は駆動回路素子に照射された場合、これら素子の内部で光起電力が発生し、圧力センサ素子の出力特性が変化したり、駆動回路素子が誤動作したりする虞があった。
日本国特開2007-178133号公報
 本発明は、前述した事実に鑑みてなされたものであって、圧力センサモジュール内部への光の進入を抑制し、出力特性の変化又は誤動作を防止することができる圧力センサモジュールと、及び圧力センサモジュールに用いられる蓋体とを提供することを目的とする。
 前記課題を解決するために、本発明の第一態様の圧力センサモジュールは、基板と、前記基板に接合された蓋体と、前記基板及び前記蓋体により囲まれてなる内部空間に収容された、半導体圧力センサ素子及び前記半導体圧力センサ素子と機能的に接続された集積回路素子と、前記内部空間と外部空間とを連通させる圧力導入孔と、前記外部空間と前記内部空間との間に設けられ、前記圧力導入孔の孔軸が変曲して形成された光遮断部とを有する。
 本発明における圧力導入孔とは、「蓋体を構成する側壁部の内部に設けられた孔」を意味するだけでなく、「蓋体を構成する側壁部で囲まれた空間内に形成された部材(遮光壁部、突起部、離間壁部等)と側壁部の内部に設けられた孔との組み合わせによって形成された孔経路」をも意味する。
 また、「孔軸が変曲している」とは、少なくとも2つの孔(第一孔、第二孔)の接続によって圧力導入孔が構成されており、第一孔が延在する方向に延びる第一孔軸に対して第二孔が延在する方向に延びる第二孔軸が傾いていることを意味する。
 本発明の第一態様によれば、圧力導入孔が、前記外部空間と前記内間空間との間において、前記圧力導入孔の孔軸が変曲して形成された光遮断部を有しているので、たとえ、圧力導入孔の外部空間に連接した開口部に外部空間から開口を通して圧力センサモジュール内への光の進入が抑制される。従って、圧力センサモジュール内に配置された圧力センサ素子の出力特性が変化したり、集積回路素子が誤動作したりする不具合を抑制することができる。
 本発明の第一態様の圧力センサモジュールにおいては、前記内部空間に開口する前記圧力導入孔の開口部が、前記半導体圧力センサ素子及び前記集積回路素子の機能面と対向しない領域に配置されていることが好ましい。
 本発明の第一態様によれば、たとえ圧力導入孔を通して光が入射したとしても、半導体圧力センサ素子および集積回路素子の機能面には光が照射されることがない。従って、圧力センサモジュール内の圧力センサ素子の出力特性が変化したり、集積回路素子が誤動作したりする不具合を抑制することができる。
 本発明の第一態様の圧力センサモジュールにおいては、前記圧力導入孔が、前記圧力センサモジュールの側方に形成されていることが好ましい。
 本発明の第一態様によれば、圧力導入孔が、前記圧力センサモジュールの側方に形成されているので、圧力センサモジュールの小型化を実現することができる。
 本発明の第一態様の圧力センサモジュールにおいては、前記蓋体は、前記外部空間と前記内部空間と連通する貫通孔と、前記蓋体の内部に設けられて前記貫通孔に対向する位置に形成された遮光壁部とを有することが好ましい。
 本発明の第一態様によれば、圧力導入孔が貫通孔と遮光壁部とによって形成されているので、半導体圧力センサ素子および集積回路素子の機能面には光が照射されることがない。従って、圧力センサモジュール内の圧力センサ素子の出力特性が変化したり、集積回路素子が誤動作したりする不具合を抑制することができる。
 本発明の第一態様の圧力センサモジュールにおいては、前記蓋体は、第1側壁部及び第2側壁部を有し、前記貫通孔が前記第1側壁部に設けられ、前記遮光壁部が前記第2側壁部に設けられ、前記貫通孔及び前記遮光壁部によって前記圧力導入孔が構成されていることが好ましい。
 本発明の第一態様によれば、第1側壁部に設けられた貫通孔と、第2側壁部に設けられた遮光壁部とによって圧力導入孔が形成されているので、半導体圧力センサ素子および集積回路素子の機能面には光が照射されることがない。従って、上述した同様の効果が得られる。
 本発明の第一態様の圧力センサモジュールにおいては、前記遮光壁部は、前記第2側壁部から突出する突起部であり、前記突起部は、前記第1側壁部に設けられた前記貫通孔を覆うように設けられていることが好ましい。
 本発明の第一態様によれば、突起部が貫通孔を覆っているので、半導体圧力センサ素子および集積回路素子の機能面には光が照射されることがない。従って、上述した同様の効果が得られる。
 本発明の第一態様の圧力センサモジュールにおいては、前記蓋体は、上端壁部と、前記圧力導入孔が形成される孔形成面と、前記上端壁部と前記孔形成面との間に設けられた段差部を有することが好ましい。
 本発明の第一態様によれば、段差部が設けられているので、圧力導入孔と半導体圧力センサ素子および集積回路素子の機能面とが離間される。このため、貫通孔に光が入射しても、内部空間に配置された素子に光が到達しにくくなる。従って、上述した同様の効果が得られる。
 本発明の第一態様の圧力センサモジュールにおいては、前記圧力導入孔の内壁面が、黒色であることが好ましい。
 本発明の第一態様によれば、圧力導入孔の内壁面が黒色であるために、たとえ、外部空間から光が圧力センサモジュールの内部に入射したとしても内壁面における入射光の散乱が抑制される。ゆえに、圧力センサモジュール内の圧力センサ素子の出力特性が変化したり、集積回路素子が誤動作したりすることを抑制することができる。
 本発明の第二態様の蓋体は、外部空間と内部空間と連通する貫通孔と、前記内部空間に設けられて前記貫通孔に対向する位置に形成された遮光壁部とを有する。
 本発明の第二態様の蓋体は、上述した第一態様の圧力センサモジュールに用いられる。
 本発明の第二態様の蓋体においては、第1側壁部及び第2側壁部を有し、前記貫通孔が前記第1側壁部に設けられ、前記遮光壁部が前記第2側壁部に設けられ、前記貫通孔及び前記遮光壁部によって圧力導入孔が構成されていることが好ましい。
 本発明の第二態様の蓋体においては、前記遮光壁部は、前記第2側壁部から突出する突起部であり、前記突起部は、前記第1側壁部に設けられた前記貫通孔を覆うように設けられていることが好ましい。
 本発明の第二態様の蓋体においては、前記蓋体は、上端壁部と、前記圧力導入孔が形成される孔形成面と、前記上端壁部と前記孔形成面との間に設けられた段差部を有することが好ましい。
 本発明の第二態様の蓋体においては、前記圧力導入孔の内壁面が、黒色であることが好ましい。
 本発明の第一態様に係る圧力センサモジュール及び第二態様に係る蓋体によれば、圧力導入孔が圧力センサモジュールの内部空間に照射される光を遮断する構成として光遮断部を備えているので、圧力センサ素子の出力特性が変化したり、集積回路素子が誤動作したりすることを抑制することができる。
本発明の第1実施形態に係る圧力センサモジュールの構成例1を模式的に示す縦断面図である。 本発明の第1実施形態に係る圧力センサモジュールの構成例1を模式的に示す横断面図である。 ゲージ抵抗体の電気的な配置図である。 本発明の第1実施形態に係る圧力センサモジュールの構成例2を模式的に示す縦断面図である。 本発明の第1実施形態に係る圧力センサモジュールの構成例2を模式的に示す横断面図である。 本発明の第1実施形態に係る圧力センサモジュールの構成例3を模式的に示す縦断面図である。 本発明の第1実施形態に係る圧力センサモジュールの構成例3を模式的に示す横断面図である。 本発明の第2実施形態に係る圧力センサモジュールの構成例1を模式的に示す縦断面図である。 本発明の第2実施形態に係る圧力センサモジュールの構成例1を模式的に示す横断面図である。 本発明の第2実施形態に係る圧力センサモジュールの構成例2を模式的に示す縦断面図である。 本発明の第2実施形態に係る圧力センサモジュールの構成例2を模式的に示す横断面図である。 本発明の第1実施形態に係る圧力センサモジュールの構成例4を模式的に示す縦断面図である。 本発明の第1実施形態に係る圧力センサモジュールの構成例4を模式的に示すとともに、図7Aの符号Zの箇所を示す線分A-A’に沿う拡大断面図である。 本発明の第1実施形態に係る圧力センサモジュールの構成例4を模式的に示す横断面図である。 本発明の第3実施形態に係る圧力センサモジュールを構成する蓋体の内部を示す平面図である。 本発明の第3実施形態に係る圧力センサモジュールを構成する蓋体の内部を示すとともに図8Aの線分B-B’に沿う断面図である。 本発明の第3実施形態に係る圧力センサモジュールを構成する蓋体の外部を示す平面図である。 本発明の第3実施形態に係る圧力センサモジュールを構成する蓋体の内部の隅部を示す拡大平面図である。 本発明の第3実施形態に係る圧力センサモジュールを示す断面図である。 本発明の第3実施形態に係る圧力センサモジュールを構成する蓋体の変形例1の内部を示す拡大平面図である。 本発明の第3実施形態に係る圧力センサモジュールを構成する蓋体の変形例2の内部を示す拡大平面図である。 本発明の第3実施形態に係る圧力センサモジュールを構成する蓋体の変形例3の内部を示す拡大平面図である。 本発明の第3実施形態に係る圧力センサモジュールを構成する蓋体の変形例4の内部を示す拡大平面図である。
 次に図面を参照しながら、以下に実施形態を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。
 以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
<第1実施形態>
(1)圧力センサモジュールの構成
 以下、本発明に係る第1実施形態を、図面を参照しながら説明する。
 図1A及び図1Bは、本実施形態に係る圧力センサモジュールの一構成例を示す模式図であり、図1Aは縦断面図、図1Bは横断面図である。
 圧力センサモジュール1Aは、パッケージ基板2と蓋体3とによって画成された内部空間Cを有する。内部空間Cにおけるパッケージ基板2上に、圧力センサ素子10と、圧力センサ素子10を駆動制御するための集積回路素子(信号処理IC)20とが配置されている。内部空間Cは、圧力センサモジュール1Aの外部空間と圧力導入孔S1(S2)を介して連通している。圧力導入孔S1(S2)は、パッケージ基板2の圧力センサ素子10及び圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20が配置された領域を除いた領域に対向して配置されている。圧力導入孔S1(S2)は、前記外部空間と前記内部空間との間において、前記圧力導入孔(連通孔、通気口)の孔軸が変曲して形成された光遮断部R1(R2)を有している。
 ここで、「圧力導入孔の孔軸が変曲」とは、圧力導入孔の延伸方向において、その方向が直進以外の向きに変化することを意味する。言い換えれば、少なくとも2つの孔(第一孔、第二孔)の接続によって圧力導入孔が構成されていると考えた場合、第一孔が延在する方向に延びる第一孔軸に対して第二孔が延在する方向に延びる第二孔軸が傾いていることを意味する。すなわち、本発明における「変曲」には、屈曲又は湾曲する形態の他に、蛇行又は逆行する形態も含まれる。
(1.1)圧力センサ素子の構成
 圧力センサモジュール1Aを構成する圧力センサ素子10は、平板状の半導体基板11を基材とし、この半導体基板11の一面11aに圧力を検出する圧力検出部が形成されている。半導体基板11の一面11aの中央域αにおいて、その板厚方向の内部に一面11aと略平行して広がる空間12(圧力基準室)と、空間12の上部に位置する薄板化されたダイアフラム13と、を備えている。
 また、ダイアフラム13の外縁には複数のゲージ抵抗14が配置されている。圧力検出部は、空間12(圧力基準室)、ダイアフラム13、ゲージ抵抗14によって構成されている。
 半導体基板11の一面11aにおいて、前記ダイアフラム13を除いた外縁域βには、ゲージ抵抗14と電気的に接続された第1接続パッド16が配置されている。
 第1接続パッド16は複数配置されており、第1接続パッド16同士は、パッド間接続線17を介して互いに接続されている。そのため、第1接続パッド同士は、ゲージ抵抗体14及びパッド間接続線17を介して互いに接続された構造を有する。また、半導体基板11の一面11aの第1接続パッド16を除いた領域には、絶縁層15が設けられ、ゲージ抵抗体14の外気との接触を遮断し、ゲージ抵抗体14を汚染物質から保護している。
 半導体基板11の一面11aには、感圧素子である4つのゲージ抵抗体14(R1~R4)が配置されている。各ゲージ抵抗体14は、リード配線等(不図示)を介して、いわゆるホイートストンブリッジ回路を構成するように互いが電気的に接続されている(図2参照)。
(1.2)パッケージ基板の構成
 パッケージ基板2は、例えば、アルミナ(Al)等のセラミック材料、エポキシ樹脂、又はポリイミド樹脂等の合成樹脂で形成されている。圧力センサ素子10とパッケージ基板2とを電気的に接続する接続線19が固定される複数のボンディングパッド40と、これらボンディングパッド40と電気的に接続されてパッケージ基板2を実装する際に使用される外部接続電極45とが、パッケージ基板2に配置されている。なお、ボンディングパッド40と外部接続電極45は、例えば、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、銅(Cu)、金(Au)等の金属材料を組み合わせた積層体として構成されている。
 パッケージ基板2の一面2aには、圧力センサ素子10と、圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20と、が接着剤からなる接着層30を介して配置されている。接着剤には、例えば、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等からなる接着剤、又は銀(Ag)等の金属材料を用いることができる。
 また、圧力センサ素子10の第1接続パッド16は、接続線18を介して圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20と電気的に接続されている。更に、圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20は、接続線19を介してボンディングパッド40と電気的に接続されている。接続は、例えば、金(Au)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)等の金属配線を用いたワイヤボンディングで行われるが、金(Au)又ははんだ材料等のバンプを用いたフリップチップ接続を用いることもできる。
(1.3)蓋体の構成
 蓋体3は、一端に位置する開口部と、他の一端に位置するとともに閉塞された上端壁部3a及び側壁部3bと、開口部の周囲に位置する底部3cとを有する。底部3cは、パッケージ基板2の一面2aと接着剤からなる接着層を介して貼り合わされている。すなわち、蓋体3は、内部空間Cを介して圧力センサ素子10及び圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20を覆うように構成されている。接着剤には、例えば、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等からなる接着剤、又は金属材料を用いることができる。
 蓋体3は、エポキシ樹脂、ポリフェニレンサルファイト(PPS)等の合成樹脂材料を用いて、射出成形で形成することができる。また、蓋体3は、光不透過性材料を含有し、しかも黒色の樹脂材料で形成されるのが望ましい。
(1.4)圧力導入孔の構成
 蓋体3の上端壁部3aには、圧力導入孔S1が形成され、内部空間Cは外部空間と連通している。また、圧力導入孔S1は、図1Aに示すように、外部空間に連接した開口部S1aの孔軸と、内部空間Cに連接した開口部S1bの孔軸とが変曲するように配置されている。変曲された孔軸を有する圧力導入孔S1は、互いに断面L字状に向き合った形状を有し、外部空間から入射する光を遮光する光遮断部R1を有して形成されている。また、圧力導入孔S1の外部空間に連接した開口部S1aと内部空間Cに連接した開口部S1bとは、それらを平面視した際に互いに重ならない位置に配置されている。更に、圧力導入孔S1の内部空間Cに面した位置(開口部S1b)は、基板2の圧力センサ素子10及び圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20が配置された領域を除いた領域に対向して配置されている。具体的には、内部空間Cに連接した開口部S1bは、パッケージ基板2上に配置された圧力センサ素子10と、圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20とが配置された領域以外の領域に面して形成されている。更に、開口部S1bは、ボンディングパッド40が配置された領域以外の領域に面して配置されることが望ましい。このように開口部S1bを配置することにより、たとえ圧力導入孔を通して内部空間C内に光が入射しても、圧力センサ素子10、集積回路素子20、又はボンディングパッド40に照射されることがない。このため、圧力センサ素子の出力特性が変化したり、集積回路素子が誤動作したりすることを抑制することができる。
 なお、圧力導入孔S1は、蓋体3の上端壁部3aに限られず、外部空間に連接した開口部S1aの孔軸と、内部空間Cに連接した開口部S1bの孔軸とが変曲するように蓋体3に配置されていればよい。例えば、図4A及び図4Bに示すように、圧力導入孔S1が、圧力センサモジュールの側方部を構成する蓋体3の側壁部3bに形成される構成が採用されてもよい。圧力導入孔S1が蓋体3の側壁部3bに形成されていれば、蓋体3の上端壁部3a又はパッケージ基板2に圧力導入孔S1を形成する領域を設ける必要がない。そのため、蓋体3又はパッケージ基板の平面方向のサイズを小さくし、その結果、圧力センサモジュール全体の小型化が実現し易くなる。また、圧力センサモジュールの側方部(蓋体の側壁部)に形成された圧力導入孔S1を通して内部空間に光が入射したとしても、入射した光によって主に照射される箇所は圧力センサ素子10又は集積回路素子20の側面であって、ダイアフラム又は感圧素子が形成された面には直接的に光は照射され難い。これにより、圧力センサ素子10の特性変化又は集積回路素子20の誤動作を抑制することができる。
 図4A及び図4Bに示すように、圧力センサモジュールの側方部に配置された圧力導入孔S1、すなわち、蓋体3の側壁部3bに配置される圧力導入孔S1においては、内部空間Cに連接した開口部S1bが、内部空間Cに配置された圧力センサ素子10又は集積回路素子20の機能面の位置よりも低い位置に形成されていることが好ましい(圧力センサモジュールの鉛直方向における位置関係)。これにより、たとえ圧力導入孔S1を通して内部空間に光が入射したとしても、入射した光が直接に、圧力センサ素子10又は集積回路素子20の機能面を照射する可能性が無くなる。
 特に、圧力センサモジュールの側方部に配置する圧力導入孔S1の構成例のうちでも、図7A,図7B,及び図7Cに示すように、蓋体3の側壁部3bの下端にのみ圧力導入孔S1が形成された構成を採用することが好ましい。この構成では、側壁部3bの下端に対向する位置に配置されたパッケージ基板2の上面は平坦であることがより好ましい。つまり、図7Aの符号Zで示された部位であって線分A-A’における拡大断面図(点線で示した円内に表示)である図7Bに示すように、蓋体3の下端に形成された圧力導入孔S1の内壁が蓋体3(上面、側面)とパッケージ基板2(下面)とにより構成される。図7A,図7B,及び図7Cに示すような構成、すなわち、蓋体3の側壁部3bの下端に配置された圧力導入孔S1を有する構成を用いることにより、容易に蓋体3を射出成型法などで形成することが可能なので、設計自由度に優れ、かつ、安価に製造できる圧力センサモジュールを提供することができる。
 図1Aは、光遮断部R1の両端が変曲点となり、各変曲点から2つの開口部S1aとS1bに向けて直線状に圧力導入孔S1が延設される構成例を示しているが、本発明はこの構成例に限定されない。たとえば、孔軸が変曲すれば(変曲点を有していれば)、変曲点が光遮断部を構成してもよい。この構成例としては、直線状に延設される圧力導入孔が所望の角度で逆行する変曲点を成すような構成が挙げられる。また、1つの光遮断部が3箇所以上の変曲点を備えて成る構成が採用されてもよい。この構成例としては、光遮断部が蛇行することにより、複数の変曲点を含む構成例が挙げられる。
 圧力導入孔S1は、射出成形等によって蓋体3と一体的に形成されている。特に、光不透過性材料を含有する樹脂材料、例えば、黒色樹脂材料を用いることで、圧力導入孔S1は黒色の光遮光部R1を有する蓋体3一部として形成されている。また、圧力導入孔S1の内壁部は、例えば、黒色塗料を用いて塗装することによって、黒色とすることもできる。
 また、圧力導入孔S2は、図3A及び図3Bに示すように、パッケージ基板2に設けることもできる。具体的には、圧力導入孔S2は、蓋体3に圧力導入孔を形成した場合と同様に、パッケージ基板2の外部空間に連接した開口部S2aの孔軸と、内部空間Cに連接した開口部S2bの孔軸とが変曲するように配置されている。変曲された孔軸を有する圧力導入孔S2は、互いに断面L字状に向き合った形状を有し、外部空間から入射する光を遮光する光遮断部R2を有して形成されている。更に、圧力導入孔S2の内部空間Cに連接した開口部S2bは、パッケージ基板2の圧力センサ素子10及び圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20が配置された領域を除いた領域に配置されている。
 なお、圧力導入孔S2の内壁面は、例えば、黒色塗料を用いて、黒色とすることが望ましい。
(3)作用・効果
 本実施形態に係る圧力センサモジュール1Aにおいては、パッケージ基板2と、パッケージ基板2と接合された蓋体3とで囲まれた内部空間Cに、圧力センサ素子10及び圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20が配置されている。内部空間Cは、圧力センサモジュール1Aの外部空間と圧力導入孔S1(S2)を介して連通している。圧力導入孔S1(S2)は、パッケージ基板2の圧力センサ素子10及び圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20が配置された領域を除いた領域に対向して配置されている。また、外部空間と内部空間Cとの間に、外部空間に連接した開口部S1a(S2a)の孔軸と、内部空間Cに連接した開口部S1b(S2b)の孔軸とが変曲するように光遮断部R1(R2)が配置されている。光遮断部R1(R2)は、外部空間から内部空間Cに圧力導入孔S1(S2)を通じて、光の到達が困難なように形成されている。
 互いに断面L字状に向き合って形成された光遮断部R1(R2)が設けられているため、圧力センサモジュール1Aに近接配置された発光デバイス(例えば、LED)から出射された光が、圧力導入孔S1(S2)の外部空間に連接した開口部S1a(S2a)に入射しても、内部空間Cに連接した開口部S1b(S2b)を通じて内部空間Cへの光の入射は抑制される。
 従って、圧力センサモジュール1A内の基板2に配置された圧力センサ素子10及び圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20に光が照射される虞がない。また、外部空間から異物が侵入しても、直接パッケージ基板2上の圧力センサ素子10及び圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20等に異物が到達しにくくなる。
 また、圧力導入孔S1(S2)は、内壁面が黒であるために、外部空間から入射した光の内壁面における入射光の散乱が抑制されるため、圧力センサ素子10及び圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(ASIC)20に光が照射される虞がない。
 従って、圧力センサ素子10の出力特性が変化したり、圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(ASIC)20が誤動作したりする問題を解消することができる。
<第2実施形態>
 以下、本発明に係る第2実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、第2実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
(1)圧力センサモジュールの構成
 図5A及び図5Bは、本実施形態に係る圧力センサモジュール1Bの一構成例を示す模式図であり、図5Aは縦断面図、図5Bは横断面図である。
 圧力センサモジュール1Bは、パッケージ基板2と、蓋体3と、によって画成された内部空間Cを有する。内部空間Cにおけるパッケージ基板2上に、圧力センサ素子10と、圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20とが配置されている。内部空間Cは、圧力センサモジュール1Bの外部空間と圧力導入孔S3を介して連通しているが、圧力導入孔S3が、パッケージ基板2と、蓋体3と、によって構成されている点で第1実施形態と異なっている。
(1.1)パッケージ基板の構成
 パッケージ基板2は、第1実施形態と同様に、例えば、アルミナ(Al)等のセラミック材料、エポキシ樹脂、又はポリイミド樹脂等の合成樹脂で形成されている。圧力センサ素子10とパッケージ基板2とを電気的に接続する金属線19の端部が固定される複数のボンディングパッド40と、ボンディングパッド40と電気的に接続されてパッケージ基板2を実装する際に使用される外部接続電極45とが、パッケージ基板2に配置されている。なお、ボンディングパッド40と外部接続電極45は、例えば、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、銅(Cu)、金(Au)等の金属材料を組み合わせた積層体として構成されている。
 パッケージ基板2の一面2aには、第1実施形態と同様に、圧力センサ素子10と、圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20と、が接着剤からなる接着層30を介して配置されている。
 パッケージ基板2の一面2aは、蓋体3の開口部に近い位置に設けられた底部3cと、接着剤からなる接着層を介して貼り合わされている。一面2aの周縁部の一部において、一面2a上に凹部2bが設けられている。凹部2bと蓋体3の開口部に近い底部3cとが対向して配置され、圧力導入孔S3が形成されている。
 圧力導入孔S3は、パッケージ基板2の周縁部に設けられた凹部2bと、蓋体3の開口部に近い底部3cとで、外部空間に連接した開口部S3aの孔軸と、内部空間C側に連接した開口部S3bの孔軸とが変曲して配置され、外部空間から内部空間が視認できないように形成された光遮断部R3を有している。
(1.2)圧力導入孔の構成
 本実施形態に係る圧力センサモジュール1Bの圧力導入孔S3は、圧力センサモジュール1Bの上方および下方を除いた側方部に開口するように形成されている。具体的には、パッケージ基板2の一面2aの周縁部の一部において、凹部2bが設けられ、蓋体3の開口部に近い底部3cと対向するように凹部2bが形成されている。圧力導入孔S3の位置は、パッケージ基板2の一面2aの周縁部で、蓋体3の開口部に近い底部3cと対向する位置であれば、特に限定されない。また、圧力導入孔S3が複数設けられても良い。
 なお、凹部2bの内壁面及び蓋体3の底部3cにおいて凹部2bと対向する面は、例えば、黒色塗料などを用いて塗装し、黒色とすることが望ましい。
 また、図6A及び図6Bは、圧力センサモジュールの側方部に形成された、上述した形状とは異なる形状を有する圧力導入孔S3の例を示す。圧力導入孔S3を構成するパッケージ基板2の凹部2bは、図6Bに示すように、平面視において、かぎ型形状に形成することもできる。圧力導入孔をかぎ型形状に形成することにより、外部空間から内部空間C内に異物が侵入しても、直接パッケージ基板2上の圧力センサ素子10及び圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20等に異物が到達しにくくなる。
(2)作用・効果
 本実施形態に係る圧力センサモジュール1Bにおいては、パッケージ基板2と、パッケージ基板2と接合された蓋体3とで囲まれた内部空間Cに、圧力センサ素子10及び圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20が配置されている。内部空間Cは、圧力センサモジュール1Bの外部空間と、圧力センサモジュールの側方部に形成された圧力導入孔S3を介して連通している。圧力導入孔S3は、パッケージ基板2の一面2aの周縁部の一部において設けられた凹部2bと、蓋体3の開口部側の底部3cと、で構成されている。
 圧力センサモジュール1Bに近接配置された発光デバイス(例えば、LED)から出射された光が、圧力導入孔S3の外部空間に連接した開口部S3aに入射した場合、パッケージ基板2の一面2aの周縁部の一部において設けられた凹部2bと、蓋体3の開口部に近い底部3cと、で形成された光遮断部R3で入射光が遮断され、内部空間Cに連接した開口部S3bを通じて内部空間Cへの光の入射が遮断される。
 従って、圧力センサモジュール1B内の基板2に配置された圧力センサ素子10及び圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20に光が照射される虞がない。また、外部空間から異物が侵入しても、直接パッケージ基板2上の圧力センサ素子10及び圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20等に異物が到達しにくくなる。
 また、圧力導入孔S3の内壁面が黒色であるために、外部空間から入射した光の内壁面における入射光の散乱が抑制される。このため、圧力センサ素子10及び圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20に光が照射される虞がない。
 従って、圧力センサ素子10の出力特性が変化したり、圧力センサ素子10の駆動制御用の集積回路素子(信号処理IC)20が誤動作したりする問題を解消することができる。
 例えば、仕様によりゲージ抵抗体14の配置が変わっても良く、同様に、ボンディングパッド40と外部接続電極45の配置に関しても、種々の変形例が考えられる。
<第3実施形態>
 上述した第1実施形態では、側壁部3bの内部に圧力導入孔が形成され、圧力導入孔の孔軸が変曲され、互いに断面L字状に向き合った形状を有する光遮断部が設けられた構成について説明した。
 以下に、第3実施形態として、第1実施形態で説明した圧力導入孔及び光遮断部とは異なる実施形態について説明する。第3実施形態においては、上述した第1実施形態及び第2実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
 図8Aは、第3実施形態に係る圧力センサモジュールを構成する蓋体3の内部を示す平面図である。
 図8Aに示すように、圧力センサモジュールを構成する蓋体3においては、側壁部3bの内部に圧力導入孔及び光遮断部が形成されておらず、側壁部に設けられた貫通孔及び突起部によって圧力導入孔S4及び光遮断部R4が形成されている。具体的に、図8Aに示すように、側壁部3bは、X方向に延在する側壁部3bx(第1側壁部)とY方向に延在する側壁部3by(第2側壁部)とによって構成されている。
 側壁部3bxには、パッケージ基板2と蓋体3とによって画成される内部空間Cと蓋体3の外部空間とを連通する貫通孔50が設けられている。貫通孔50は、外部空間に連接した貫通孔50の開口部50aと、内部空間Cに連接した貫通孔50の開口部50bとを有する。また、側壁部3bxは、貫通孔50に露出している先端面3baと、先端面3baに隣接するとともにX方向に延在する側壁内面3bbとを有する。このため、貫通孔50は、側壁部3byの先端内面3bcと先端面3baとによって挟まれた空間であって、Y方向に延在している。貫通孔50の幅は約200μmであることが好ましい。
 内部空間C内における側壁部3byには、側壁部3bxの延在方向に平行に延在する突起部51(遮光壁部)が設けられている。突起部51は、側壁部3byから突出しており、壁面51aを有する。壁面51aが開口部50b(貫通孔50)と側壁内面3bbとに対向するように、突起部51は側壁部3byから突出している。即ち、突起部51は、貫通孔50に対向する位置に設けられている。壁面51aと側壁内面3bbとで挟まれた空間は、X方向に延在している。これにより、内部空間Cの内部のY方向において、貫通孔50を覆うように突起部51が設けられ、かつ、壁面51aと側壁内面3bbとが重なるように、突起部51が側壁部3bから内部空間Cの内部に向けて突出している。側壁内面3bb(開口部50b)と壁面51aとの距離Lは約200μmであることが好ましい。また、突起部51の幅は、約200μmであることが好ましい。
 このような突起部51及び貫通孔50は、図8Aに示す蓋体3の隅部の近くに設けられている。換言すると、突起部51及び貫通孔50は、側壁部3bが延長するようにX方向に延在するX仮想線と、側壁部3byが延長するようにY方向に延在するY仮想線とが互いに交差する位置の近くに設けられている。
 隅部は、圧力センサ素子10及び集積回路素子20が配置される領域から離れた位置に設けられているため、圧力導入孔S4及び光遮断部R4が設けられる位置としては好ましい部位である。
 このように形成された壁面51aと側壁内面3bbとで挟まれた空間と、貫通孔50とによって、圧力導入孔S4が構成されている。また、壁面51aと側壁内面3bbとで挟まれた空間はX方向に延在し、貫通孔50はY方向に延在していることから、圧力導入孔S4の孔軸は変曲しており、光遮断部R4が形成されている。
 上記のように、貫通孔50の幅、距離L、突起部51の幅を約200μmにすることで、射出成型によって蓋体3を形成する際に加熱溶融された樹脂を容易に金型に流動させることを可能にしつつ、所望形状を有する蓋体3を確実に形成することが可能となる。また、突起部51の幅が200μm以上となるように突起部51を形成してもよいが、この幅が大きすぎると、パッケージ基板2と蓋体3とによって画成された内部空間Cに配置される圧力センサ素子10及び集積回路素子20に干渉する恐れがある。このため、突起部51の幅は、圧力センサ素子10及び集積回路素子20の大きさや配置(レイアウト)に応じて、内部空間Cに所望のスペースが形成されるように適宜決定される。
 また、貫通孔50の幅及び距離Lを約200μm以上となるように蓋体3を形成してもよいが、蓋体3の外部から内部に入射される光の光路の幅を小さくするために貫通孔50の幅及び距離Lは、約200μmであることが好ましい。
 なお、貫通孔50及び突起部51を含む蓋体3に設けられた部位は、蓋体3を形成する際の射出成形によって一体に形成される。このため、複数の工程によって貫通孔50及び突起部51を形成することなく、上記構成を有する蓋体3を容易に製造することができる。
 図8Bは、第3実施形態の蓋体3の内部を示すとともに図8Aの線分B-B’に沿う断面図である。図8Bに示すように、蓋体3の鉛直方向(Z方向)において、圧力導入孔S4及び光遮断部R4が形成されている孔形成面60の位置P1と、底部3cの位置P2とは異なっている。換言すると、上端壁部3aの位置P3と孔形成面60の位置P1との間に、段差部61が設けられている。
 このように孔形成面60と上端壁部3aとの間に段差部61を蓋体3内に形成することによって、図9Bで具体的に説明するように、貫通孔50の開口部50aに光が入射しても、内部空間Cに配置された素子に光が到達しにくくなる。
 なお、Z方向において、位置P1と位置P2との距離は、例えば、200μmである。位置P2と位置P3との距離は、例えば、450μmである。
 図8Cは、第3実施形態に係る圧力センサモジュールを構成する蓋体3の外部を示す平面図である。蓋体3の外面には、パッケージ基板2に対する相対的な蓋体3の配置方向を容易に認識するために、アライメントマークAMが設けられている。アライメントマークAMは、蓋体3の外面に凹むように形成されている。
 次に、図9Aを参照し、図8Aに示された蓋体3の隅部の構造について、具体的に説明する。
 外部空間に連接した貫通孔50の開口部50a(外開口部)は、側壁部3byの先端内面3bcと側壁部3byの先端外面3bdとが交差する点Wと、側壁部3bxの先端面3baとの間に形成された、X方向に延在する領域である。圧力導入孔S4(内部空間)に連接した貫通孔50の開口部50b(内開口部)は、側壁部3bxの先端面3baと側壁部3bxの側壁内面3bbとが交差する点Vと、側壁部3byの先端内面3bcとの間に形成された、X方向に延在する領域である。符号IMは、点Vと点Wを結ぶとともに、蓋体3の外部空間から内部空間Cに向けて延在する仮想線である。仮想線は、貫通孔50の中心線CLに交差し、かつ、貫通孔50の対角線(点Vと点Wを結ぶ線)に一致している。特に、遮光壁部として機能する突起部51(壁面51a)を仮想線IMが横切るように、即ち、壁面51aと仮想線IMとが交差するように、突起部51が側壁部3byから突出している。
 このように仮想線IMが突起部51を横切るように、蓋体3の突起部51及び貫通孔50が構成されているので、仮想線IMに沿って貫通孔50を通じて外部空間から内部空間C内に光が入射しても、突起部51の壁面51aによって光は遮蔽され、内部空間Cに配置された素子に光が到達しにくくなる。
 本実施形態では、側壁部3byから突起部51の先端までの長さが約450μmである。また、貫通孔50の幅、側壁内面3bbと壁面51aとの距離Lは、上述したように約200μmである。突起部51の壁面51aによって光を遮蔽できれば、これら幅及び距離は、特に限定されない。
 また、図9Aにおいては、先端外面3bd(点W)、先端面3ba(点V)、及び突起部51の先端に略直角の角部が形成されているが、射出成形によって得られる角部の形状は、必ずしも直角ではなく、丸みを有する角部が形成される場合もある。このため、射出成形によって得られる寸法の誤差や形状のばらつきを考慮して、上述した幅及び距離は適切に決定される。
 次に、上述した圧力導入孔S4及び光遮断部R4を備えた蓋体3が圧力センサモジュールに接続された構造について説明する。
 図9Bは、圧力導入孔S4及び光遮断部R4を備えた蓋体3と圧力センサモジュールとを示す断面図である。
 図9Bに示すように、圧力センサモジュール1Cは、パッケージ基板2と蓋体3とによって画成された内部空間Cを有する。蓋体3には、圧力導入孔S4及び光遮断部R4が形成されている。内部空間Cにおけるパッケージ基板2上に、構造体Qが設けられている。構造体Qとは、内部空間C内におけるパッケージ基板2上に配置されるセンサ、回路、パッド等を含み、例えば、上述した実施形態の圧力センサ素子10、集積回路素子(信号処理IC)20、ボンディングパッド40等を含む構造体である。構造体Qの上面(機能面)Q1の位置P4は、パッケージ基板2から高さH2だけ離れている。ここで、上面Q1の位置P4とは、内部空間Cに配置される圧力センサ素子10、集積回路素子(信号処理IC)20、ボンディングパッド40等の中でも最も大きな高さを有する素子の上面の位置を意味する。
 図8Cを用いて述べたように、蓋体3には段差部61が設けられている。段差部61の位置P1は、パッケージ基板2から高さH1だけ離れており、高さH1は高さH2より小さい。即ち、段差部61は、上面Q1の位置P4よりも低い位置に形成されている。換言すると、Z方向において、圧力導入孔S4と上面Q1とが離間している。
 このように段差部61を設けたことによって、貫通孔50の開口部50aに光が入射しても、圧力導入孔S4及び光遮断部R4によって光が遮断されるだけでなく、内部空間Cに配置された構造体Qの上面Q1に光が到達しにくくなる。このため、圧力センサモジュール1Cの内部への光の進入が抑制され、圧力センサ素子の出力特性が変化したり、集積回路素子が誤動作したりすることが抑制される。また、貫通孔50の開口部50aに光が照射され、圧力導入孔S4及び光遮断部R4において入射光の散乱が生じても、散乱された光が到達する照射領域が狭くなり、上述した効果を相乗的に得ることができる。また、圧力導入孔S4の内壁面を黒色にすることによって、光の散乱を抑制することができる。
 上述した第3実施形態においては、X方向に延在する側壁部3bxに貫通孔50が形成され、Y方向に延在する側壁部3byに突起部51が形成された構成について説明したが、側壁部3by(第1側壁部)に貫通孔50が形成され、側壁部3bx(第2側壁部)に突起部51が形成された構成が採用されてもよい。
 次に、図10A~図10Dの拡大平面図を参照し、第3実施形態に係る圧力センサモジュールを構成する蓋体の変形例1~4について述べる。変形例1~4においては、上述した第3実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
 図10Aに示す変形例1では、側壁部3bxの先端面3baから側壁部3byの延在方向に平行に延在する突起部51x(遮光壁部)が設けられている。また、側壁部3byには、突起部51xの先端に対向する壁面51aを有する突起部51y(遮光壁部)が設けられている。突起部51yの構成は、上述した第3実施形態の突起部51と同じである。即ち、変形例1では、側壁部3bx及び側壁部3byの両方に突起部が設けられている。変形例1では、突起部51xと突起部51yとの間にY方向に延在する貫通孔50が設けられている。壁面51aと側壁部3bxの先端とで挟まれた空間はX方向に延在している。貫通孔50及びこの空間は、圧力導入孔S4であり、圧力導入孔S4の孔軸は変曲しており、即ち、光遮断部R4が形成されている。
 また、貫通孔50及び突起部51yによって圧力導入孔S4が構成されている場合であっても、貫通孔50の対角線に一致する仮想線(図9A参照)は、突起部51yを横切っている。
 また、圧力導入孔S4は、孔形成面60上に形成されており、即ち、孔形成面60と上端壁部3aとの間に段差部61が設けられている。
 このような変形例1においても、上述した第3実施形態と同様の効果が得られる。
 図10Bに示す変形例2では、第3実施形態の突起部51の長さよりも長い突起部51y(遮光壁部)が設けられている。貫通孔50の構成は、第3実施形態と同様である。壁面51aと側壁内面3bbとで挟まれた空間はX方向に延在している。貫通孔50及びこの空間は、圧力導入孔S4であり、圧力導入孔S4の孔軸は変曲しており、即ち、光遮断部R4が形成されている。
 また、貫通孔50及び突起部51yによって圧力導入孔S4が構成されている場合であっても、貫通孔50の対角線に一致する仮想線(図9A参照)は、突起部51yを横切っている。
 また、圧力導入孔S4は、孔形成面60上に形成されており、即ち、孔形成面60と上端壁部3aとの間に段差部61が設けられている。
 このような変形例2においても、上述した第3実施形態と同様の効果が得られる。
 図10Cに示す変形例3では、側壁部3bxの先端面3baから離れた位置における側壁内面3bbから突出し、側壁部3byの延在方向に平行に延在する突起部51x(遮光壁部)が設けられている。また、側壁部3byには、突起部51xの先端に対向する壁面51aを有する突起部51y(遮光壁部)が設けられている。突起部51yの構成は、上述した第3実施形態の突起部51と同じである。即ち、変形例3では、側壁部3bx及び側壁部3byの両方に突起部が設けられている。また、変形例3では、先端面3baと突起部51yとの間にY方向に延在する貫通孔50が設けられている。壁面51aと側壁内面3bbとで挟まれた第1空間はX方向に延在している。更に、突起部51yの先端51cと、突起部51xの壁面51dとは対向しており、第2空間が形成されている。貫通孔50,第1空間,及び第2空間は、圧力導入孔S4を構成している。圧力導入孔S4の孔軸は変曲しており、即ち、光遮断部R4が形成されている。即ち、圧力導入孔S4及び光遮断部R4は、逆S字状に形成されている。
 また、貫通孔50及び突起部51y、51xによって圧力導入孔S4が構成されている場合であっても、貫通孔50の対角線に一致する仮想線(図9A参照)は、突起部51y、51xを横切っている。
 また、圧力導入孔S4及び光遮断部R4は、孔形成面60上に形成されており、即ち、孔形成面60と上端壁部3aとの間に段差部61が設けられている。
 このような変形例3においても、上述した第3実施形態と同様の効果が得られる。上述した変形例3では、逆S字状の平面パターンを有する圧力導入孔S4及び光遮断部R4について説明したが、S字又はL字のパターンが繰り返されたラビリンス構造によって圧力導入孔S4及び光遮断部R4が構成されていてもよい。
 上述した第3実施形態及び変形例1~3においては、蓋体3の隅部に圧力導入孔S4が形成された構造を説明した。変形例4では、蓋体3の側壁部3に圧力導入孔S4が設けられた構成について説明する。
 図10Dに示す変形例4では、側壁部3byの略中央部に、貫通孔50が形成されている。また、内部空間C内において、貫通孔50に対向する位置であって、側壁部3byから離れた位置に離間壁部70(遮光壁部)が設けられている。特に、離間壁部70は、貫通孔50の開口部50bに対向する位置に、Y方向に延在するように直線状に形成されている。離間壁部70は、上端壁部3aから突出するように(Z方向)蓋体3に設けられている。また、変形例4では、貫通孔50は、X方向に延在するように設けられている。離間壁部70の壁面70aと側壁部3byの側壁内面3bbとで挟まれた2つの空間はY方向に延在している。貫通孔50及び2つの空間は、圧力導入孔S4を構成している。圧力導入孔S4の孔軸は変曲しており、即ち、光遮断部R4が形成されている。即ち、圧力導入孔S4及び光遮断部R4は、T字状に形成されている。
 また、貫通孔50及び離間壁部70によって圧力導入孔S4が構成されている場合であっても、貫通孔50の対角線に一致する仮想線(図9A参照)は、離間壁部70を横切っている。
 また、圧力導入孔S4及び光遮断部R4は、孔形成面60上に形成されており、即ち、孔形成面60と上端壁部3aとの間に段差部61が設けられている。
 このような変形例4においても、上述した第3実施形態と同様の効果が得られる。なお、変形例4では、貫通孔50が側壁部3byに設けられ、離間壁部70がY方向に延在している構造について説明したが、貫通孔50が側壁部3bxに設けられ、離間壁部70がX方向に延在している構造が採用されてもよい。
 また、変形例4では、側壁部3byの中央部に圧力導入孔S4及び光遮断部R4を設けた場合について説明したが、内部空間Cの内部に配置される圧力センサ素子10及び集積回路素子(信号処理IC)20がパッケージ基板2上に配置されるレイアウトに応じて、4つの側壁部3bのいずれかの位置に貫通孔50が設けられる。
 また、側壁部3bに圧力導入孔S4及び光遮断部R4を設けるスペースがない場合には、第3実施形態又は変形例1~3に述べた構造を採用することが好ましい。また、隅部に貫通孔が形成され、隅部に形成された貫通孔に対応する位置に離間壁部が設けられてもよい。
 即ち、圧力センサ素子10及び集積回路素子20の大きさや配置(レイアウト)に応じて、内部空間Cに所望のスペースが形成されるように、遮光壁部及び貫通孔の位置が適宜決定される。
 本発明の好ましい実施形態を説明し、上記で説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。
 例えば、パッケージ基板2に圧力導入孔を設けた構造(例えば、図3A)と、遮光壁部及び貫通孔を備えた蓋体構造とを組み合わせてもよい。
 本発明は、各種用途の圧力センサとして機能する圧力センサモジュール、及びそのような圧力センサモジュールを搭載した電子デバイス及び電子機器に広く適用可能である。
 1A、1B 圧力センサモジュール、2 基板(パッケージ基板)、3 蓋体、3b 側壁部、3bx 側壁部(第1側壁部)、3by 側壁部(第2側壁部)、10 半導体圧力センサ素子、11 半導体基板、12 空間(圧力基準室)、13 ダイアフラム、14 ゲージ抵抗体、15 絶縁層、16 第1接続パッド、17 パッド間接続線、20 集積回路素子(信号処理IC)、30 接着層、40 ボンディングパッド、45 外部接続電極、50 貫通孔、51、51x、51y 突起部(遮光壁部)、60 孔形成面、61 段差部、70 離間壁部(遮光壁部)、C 内部空間、S1、S2、S3、S4 圧力導入孔、S1a、S2b、S3c 開口部(圧力導入孔)、R1、R2、R3、R4 光遮断部(圧力導入孔)。
 

Claims (13)

  1.  圧力センサモジュールであって、
     基板と、
     前記基板に接合された蓋体と、
     前記基板及び前記蓋体により囲まれてなる内部空間に収容された、半導体圧力センサ素子及び前記半導体圧力センサ素子と機能的に接続された集積回路素子と、
     前記内部空間と外部空間とを連通させる圧力導入孔と、
     前記外部空間と前記内部空間との間に設けられ、前記圧力導入孔の孔軸が変曲して形成された光遮断部と、
     を有することを特徴とする圧力センサモジュール。
  2.  請求項1に記載の圧力センサモジュールであって、
     前記内部空間に開口する前記圧力導入孔の開口部が、前記半導体圧力センサ素子及び前記集積回路素子の機能面と対向しない領域に配置されている
     ことを特徴とする圧力センサモジュール。
  3.  請求項1に記載の圧力センサモジュールであって、
     前記圧力導入孔が、前記圧力センサモジュールの側方に形成されている
     ことを特徴とする圧力センサモジュール。
  4.  請求項1に記載の圧力センサモジュールであって、
     前記蓋体は、前記外部空間と前記内部空間と連通する貫通孔と、前記蓋体の内部に設けられて前記貫通孔に対向する位置に形成された遮光壁部とを有する
     ことを特徴とする圧力センサモジュール。
  5.  請求項4に記載の圧力センサモジュールであって、
     前記蓋体は、第1側壁部及び第2側壁部を有し、前記貫通孔が前記第1側壁部に設けられ、前記遮光壁部が前記第2側壁部に設けられ、
     前記貫通孔及び前記遮光壁部によって前記圧力導入孔が構成されている
     ことを特徴とする圧力センサモジュール。
  6.  請求項5に記載の圧力センサモジュールであって、
     前記遮光壁部は、前記第2側壁部から突出する突起部であり、
     前記突起部は、前記第1側壁部に設けられた前記貫通孔を覆うように設けられている
     ことを特徴とする圧力センサモジュール。
  7.  請求項4から請求項6のいずれか一項に記載の圧力センサモジュールであって、
     前記蓋体は、上端壁部と、前記圧力導入孔が形成される孔形成面と、前記上端壁部と前記孔形成面との間に設けられた段差部を有する
     ことを特徴とする圧力センサモジュール。
  8.  請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の圧力センサモジュールであって、
     前記圧力導入孔の内壁面が、黒色である
     ことを特徴とする圧力センサモジュール。
  9.  蓋体であって、
     外部空間と内部空間と連通する貫通孔と、
     前記内部空間に設けられて前記貫通孔に対向する位置に形成された遮光壁部と
     を有することを特徴とする蓋体。
  10.  請求項9に記載の蓋体であって、
     第1側壁部及び第2側壁部を有し、前記貫通孔が前記第1側壁部に設けられ、前記遮光壁部が前記第2側壁部に設けられ、
     前記貫通孔及び前記遮光壁部によって圧力導入孔が構成されている
     ことを特徴とする蓋体。
  11.  請求項10に記載の蓋体であって、
     前記遮光壁部は、前記第2側壁部から突出する突起部であり、
     前記突起部は、前記第1側壁部に設けられた前記貫通孔を覆うように設けられている
     ことを特徴とする蓋体。
  12.  請求項9から請求項11のいずれか一項に記載の蓋体であって、
     前記蓋体は、上端壁部と、前記圧力導入孔が形成される孔形成面と、前記上端壁部と前記孔形成面との間に設けられた段差部を有する
     ことを特徴とする蓋体。
  13.  請求項9から請求項12のいずれか一項に記載の蓋体であって、
     前記圧力導入孔の内壁面が、黒色である
     ことを特徴とする蓋体。
     
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