JPH09113393A - センサチップ保護用キャップの固定構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】面倒な接着作業が不要であるにもかかわらず、
振動によるガタつきを確実に解消することができるセン
サチップ保護用キャップの固定構造を提供すること。 【解決手段】 このセンサ１は、基板３上に実装された
センサチップ４を包囲するセンサマウント５と、それを
全体的にカバーするセンサチップ保護用キャップ６と、
基板３とキャップ６とを封止する封止剤７とを備える。
キャップ６の内周面とセンサマウント５の外周面との間
には、流動状をした封止剤７の這い上がりを許容する封
止剤侵入部としての小クリアランス部Ｃ2 が設けられて
いる。キャップ６は、小クリアランス部Ｃ2 内へ這い上
がってきた封止剤７によって、センサマウント５に固定
される。従って、接着剤が不要となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センサチップ保護
用キャップの固定構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体からなるセンサチップを利
用した圧力センサや加速度センサ等が知られている。図
７には、この種のセンサ３１の従来例が示されている。

【０００３】同センサ３１は、ケース３２、基板３３、
センサチップ３４、センサマウント３５、センサチップ
保護用キャップ３６及び封止剤３７等によって構成され
ている。基板３３は、ケース３２の内底面に接着されて
いる。センサチップ３４は、基板３３の上面に表面実装
されている。このセンサチップ３４上にある図示しない
Ａｌ電極と、基板３３上にある図示しないパッドとは、
ボンディングワイヤ３８を介して電気的に接続されてい
る。センサチップ３４を包囲する円筒状のセンサマウン
ト３５は、接着剤３９によって基板３３の上面に接着さ
れている。センサマウント３５の内部には、ゲル状媒体
としてのシリコーンゲル４０が充填されている。センサ
チップ保護用キャップ３６は、センサマウント３５より
もひとまわり大きな有底円筒状の部材となっている。前
記キャップ３６は接着剤４１によってセンサマウント３
５の外周面に接着されており、結果としてセンサマウン
ト３５を全体的にカバーしている。そして、ケース３２
内にはシリコーンゴム等の封止剤３７が充填されてい
る。この結果、基板３３とキャップ３６との界面が封止
されている。

【０００４】また、図８には、従来における別のセンサ
４３が示されている。このセンサ４３を構成するセンサ
チップ保護用キャップ３６の内周面には、係止爪４４が
形成されている。一方、センサマウント３５の外周面に
は、前記係止爪４４を係止するための被係止部４５が形
成されている。従って、このセンサ４３においては、接
着剤４１を使用することなくキャップ３６がセンサマウ
ント３５に対して固定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
センサ３１，４３には以下のような問題がある。図７の
センサ３１を製造する場合、キャップ３６をセンサマウ
ント３５の外周面に固定するという面倒な接着作業が必
要である。そして、このことがセンサ３１の生産性を低
下させる一つの原因となっていた。

【０００６】図８のセンサ４３では、接着剤４１による
接着が不要であることから、上記のような生産性低下の
問題は解消される。しかし、キャップ３６が接着されて
いないセンサ４３を例えば自動車等に搭載すると、走行
時の振動によってキャップ３６が緩み、ガタつきが生じ
てしまう。すると、センサ４３の出力にノイズが多くな
り、検出精度が低下する。以上のことから、前記構成を
採ったとしても結局は接着が必要になることも多かっ
た。

【０００７】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、面倒な接着作業が不要であるにも
かかわらず、振動によるガタつきを確実に解消すること
ができるセンサチップ保護用キャップの固定構造を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、基板上に実装された
センサチップを包囲するセンサマウントと、そのセンサ
マウントを全体的にカバーするセンサチップ保護用キャ
ップと、前記基板と前記キャップとを封止する封止剤と
を備えたセンサにおいて、前記キャップの内周面と前記
センサマウントの外周面との間に、流動状をした封止剤
の這い上がりを許容する封止剤侵入部が設けられてお
り、その封止剤侵入部内へ這い上がってきた封止剤によ
って前記キャップが前記センサマウントに固定されてい
るセンサチップ保護用キャップの固定構造をその要旨と
する。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、前記封止剤侵入部は、前記キャップ下部における内
周面と前記センサマウント下部における外周面との間に
設けられた小クリアランス部であるとした。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２におい
て、前記流動状をした封止剤の這い上がりを許容しない
大クリアランス部を前記小クリアランス部の上部に設け
ることとした。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項３におい
て、前記キャップ下部における内周面に、前記センサマ
ウント下部における外周面に係止しうる係止爪を設ける
こととした。

【００１２】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項１〜４に記載の発明によると、キャップの嵌
着時に封止剤侵入部内に這い上がってきた封止剤によ
り、キャップとセンサマウントとの隙間が充填され、同
キャップがセンサマウントに対して確実に固定される。
つまり、前記封止剤がキャップを固定するための接着剤
の役割を果たし、その結果として振動によるキャップの
緩み・ガタつきが確実に解消される。従って、センサの
出力にノイズが入りにくくなり、検出精度の向上が図ら
れる。

【００１３】また、本発明においてはキャップの固定に
際して接着剤を使用する必要がないことから、センサマ
ウントの外周面への面倒な接着作業も同様に不要にな
る。よって、従来に比べてセンサを容易に製造すること
が可能となり、しかも生産性を確実に向上させることが
できる。

【００１４】請求項２に記載の発明によると、キャップ
を嵌着した場合、流動状をした封止剤は自身の表面張力
によって小クリアランス部内を這い上がり、キャップ下
部における内周面とセンサマウント下部における外周面
との隙間を充填する。そして、その這い上がってきた封
止剤によって、同キャップがセンサマウントに対して確
実に固定される。

【００１５】請求項３に記載の発明によると、小クリア
ランス部の上部に大クリアランス部が設けられているた
め、封止剤がセンサマウントの上端面まで這い上がる以
前にストップする。このため、封止剤がセンサマウント
の上端面を乗り越えることがなく、センサマウント内部
への封止剤の侵入も未然に回避される。よって、センサ
マウント内に満たされた媒体と封止剤とが混ざり合うこ
と等に起因して、センサの機能が劣化するというおそれ
もない。

【００１６】請求項４に記載の発明によると、係止爪が
キャップに係止するこの構成であると、振動によるキャ
ップの緩み・ガタつきがより確実に解消される。また、
製造時（特に封止剤を充填する時）におけるキャップの
浮き上がり等も確実に防止されるため、センサの製造容
易化が図られる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を半導体式加速度セ
ンサ１に具体化した一実施の形態を図１，図２に基づき
詳細に説明する。

【００１８】図２に示されるように、本実施形態の半導
体式加速度センサ１は、ケース２、基板３、センサチッ
プ４、センサマウント５、センサチップ保護用キャップ
６及び封止剤７等によって構成されている。

【００１９】前記基板３の片側面（上面側）には、導電
性金属材料によって図示しない配線パターンやパッド等
が形成されている。この基板３においてパターン形成が
なされていない側である下面側は、図示しない接着剤を
介してケース２の内底面に接着されている。また、ケー
ス２内には、封止剤としてのシリコーンゴム７が充填さ
れている。その結果、基板３とキャップ６との界面が封
止されている。

【００２０】図２に示されるように、センサチップ４
は、基板３の上面に表面実装されている。このセンサチ
ップ４は、台座部４ａと肉薄部４ｂとを有している。加
速度を検知する部分である肉薄部４ｂの上面には、図示
しない複数の拡散歪みゲージが形成されている。また、
このセンサチップ４上にある図示しないＡｌ電極と、基
板３上にある図示しないパッドとは、ワイヤボンディン
グによって電気的に接続されている。従って、前記拡散
歪みゲージの信号は、ボンディングワイヤ８を介して基
板３側に出力されるようになっている。

【００２１】図１，図２に示されるように、センサマウ
ント５は略円筒状の部材であって、センサチップ４を包
囲するような形で接着剤９によって基板３の上面に接着
されている。このセンサマウント５の上側半分は小径部
５ｂとなっており、その下側半分は大径部５ａとなって
いる。本実施形態では、小径部５ｂの長さよりも、大径
部５ａの長さのほうが若干短くなるように設定されてい
る。また、前記センサマウント５の上端面には、スリッ
ト１３が切り欠かれている。さらに、センサマウント５
の内部には、ゲル状媒体としてのシリコーンゲル１０が
充填されている。センサ１に加速度が印加した場合、前
記シリコーンゲル１０内の圧力が変化し、その変化がセ
ンサチップ４の拡散歪みゲージによって検知されるよう
になっている。

【００２２】図１，図２に示されるように、センサチッ
プ保護用キャップ６は、センサマウント５よりもひとま
わり大きな有底円筒状の部材である。同キャップ６は、
センサマウント５に嵌着されることによって、センサマ
ウント５を全体的にカバーしている。

【００２３】図２に示されるように、キャップ６下部に
おける内周面とセンサマウント５下部における外周面と
の間には、封止剤侵入部としての小クリアランス部Ｃ1
が設けられている。また、小クリアランス部Ｃ1 の上
部、即ちキャップ６上部における内周面とセンサマウン
ト５上部における外周面との間には、大クリアランス部
Ｃ2 が設けられている。従って、小クリアランス部Ｃ1
は上記の大径部５ａの長さ分に相当し、大クリアランス
部Ｃ2 は上記の小径部５ｂの長さに相当する。

【００２４】小クリアランス部Ｃ1 は、流動状をしたシ
リコーンゴム（未硬化状態において粘度０ｐ〜５００
ｐ）７の這い上がりを許容する程度の大きさに設定され
ている。本実施形態の場合、具体的には小クリアランス
部Ｃ1 の大きさは５０μｍ〜１００μｍになっている。
それに対して、大クリアランス部Ｃ2 は、流動状をした
シリコーンゴム７の這い上がりを許容しない程度の大き
さに設定されている。本実施形態の場合、具体的には大
クリアランス部Ｃ2 の大きさは約１mmになっている。な
お、キャップ６の下端面は、シリコーンゴム７の這い上
がりを妨害しないように非接着の状態になっている。

【００２５】また、キャップ６には連通孔１２が設けら
れている。この連通孔１２は、キャップ６の外部空間と
同キャップ６内にある大クリアランス部Ｃ2 とを連通さ
せている。このような連通孔１２を設けておくと、温度
変化に起因するセンサ１の出力特性のばらつきが解消さ
れるとともに、シリコーンゴム７の這い上がりが促進さ
れる。

【００２６】次に、本実施形態のセンサ１を製造する方
法を簡単に説明する。まず、パターニングがなされた基
板３上にセンサチップ４を表面実装した後、ワイヤボン
ディングを行うことによって、センサチップ４側と基板
３側とを電気的に接続する。次に、基板３にセンサマウ
ント５を接着した後、その基板３をケース２の内底面に
接着する。次いて、センサマウント５にキャップ６を嵌
着しかつ同キャップ６を上から押圧した状態で、流動性
のあるシリコーンゴム７をケース２内に充填する。する
と、シリコーンゴム７が自身の表面張力によって小クリ
アランス部Ｃ1 内を這い上がり、それによりセンサマウ
ント５とキャップ６との隙間が完全に充填される。この
ような状態に到った後、シリコーンゴム７を硬化させる
ことによりその流動性を失わせる。以上の結果、キャッ
プ６がセンサマウント５に対して固定され、センサ１が
完成する。

【００２７】以下、本実施形態における特徴的な作用効
果を列挙する。 （イ）本実施形態によると、キャップ６を嵌着した場
合、流動状をしたシリコーンゴム７は自身の表面張力に
よって小クリアランス部Ｃ1 内を這い上がる。この結
果、キャップ６下部における内周面とセンサマウント５
下部における外周面との隙間がシリコーンゴム７によっ
て充填され、キャップ６がセンサマウント５に対して確
実に固定される。つまり、シリコーンゴム７がキャップ
６を固定するための接着剤の役割を果たすことになり、
その結果として振動によるキャップ６の緩み・ガタつき
が確実に解消される。従って、センサ１の出力にノイズ
が入りにくくなり、検出精度の向上が図られる。

【００２８】（ロ）また、本実施形態においてはキャッ
プ６の固定に際して接着剤を使用する必要がないことか
ら、センサマウント５の外周面への面倒な接着作業も同
様に不要になる。よって、従来に比べてセンサ１を容易
に製造することが可能となり、しかも生産性を確実に向
上させることができる。

【００２９】（ハ）本実施形態によると、小クリアラン
ス部Ｃ1 の上部に大クリアランス部Ｃ2 が設けられてい
る。大クリアランス部Ｃ2 はシリコーンゴム７の這い上
がりを許容するものではないため、シリコーンゴム７は
センサマウント５の上端面まで這い上がる以前にストッ
プする。このため、シリコーンゴム７がセンサマウント
５の上端面を乗り越えることがなく、センサマウント５
内部へのシリコーンゴム７の侵入も未然に回避される。
よって、センサマウント５内に満たされたシリコーンゲ
ル１０とシリコーンゴム７とが混ざり合うことがない。
従って、それに起因してセンサ１の機能が劣化するとい
うおそれもない。

【００３０】なお、本発明は上記の実施形態のみに限定
されることはなく、例えば次のように変更することが可
能である。 （１）図３に示される別例１のセンサ１８のように、キ
ャップ６下部の内周面に係止構造としての係止爪１９を
設け、センサマウント５の大径部５ａの外周面にその係
止爪１９が係止される被係止部２０を設けてもよい。こ
のような構成であると、振動によるキャップ６の緩み・
ガタつきをより確実に解消することができる。また、セ
ンサ１の製造時（特にシリコーンゴム７を充填する工程
の時）において、キャップ６の浮き上がり等を確実に防
止することができるため、キャップ６の押圧が不要にな
る。よって、センサ１の製造容易化が図られる。なお、
前記係止爪１９はセンサマウント５側に設けられていて
もよい。

【００３１】（２）図４に示される別例２のセンサ２２
のように、封止剤侵入部としての小クリアランス部Ｃ1
をさらに上側に延長した構成を採用してもよい。ちなみ
に同図では、小クリアランス部Ｃ1 の長さのほうが大ク
リアランス部Ｃ2 の長さよりも長くなっている。このよ
うな構成にすると、前記実施形態の構成に比べてキャッ
プ６をより確実に固定することができる。

【００３２】（３）図５に示される別例３のセンサ２４
のように、センサマウント５の外周面側を突出させるの
ではなく、キャップ６の内周面側を突出させることとし
てもよい。即ち、肉厚部６ａ及び肉薄部６ｂを備えるこ
のキャップ６の場合、肉厚部６ａの箇所に小クリアラン
ス部Ｃ1 が形成され、肉薄部６ｂの箇所に大クリアラン
ス部Ｃ2 が形成されるようになっている。勿論、キャッ
プ６側及びセンサマウント５側の両方を突出させてもよ
い。

【００３３】（４）図６に示される別例４のセンサ２６
では、センサマウント５とキャップ６との隙間全体が小
クリアランス部Ｃ1 となっており、大クリアランス部Ｃ
2 が省略されている。その代わりに、センサマウント５
の上端面に設けられた溝部２７が、いわばシリコーンゴ
ム７の侵入防止用の空間となっている。

【００３４】（５）封止剤７としては前記のシリコーン
ゴム７のほかにも、例えばウレタンゴム、エポキシ樹
脂、その他の樹脂等が選択可能である。また、センサマ
ウント５内に満たされるゲル状媒体としてはシリコーン
ゲル１０のほかにも、例えばウレタン系ゲル等が選択可
能である。

【００３５】ここで、特許請求の範囲に記載された技術
的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される
技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。 （１） 請求項２〜４のいずれかにおいて、前記小クリ
アランス部の長さを前記大クリアランス部の長さよりも
長くしたことを特徴としたセンサチップ保護用キャップ
の固定構造。この構成であると、前記長さ関係を逆にし
たときに比べて、キャップをより確実に固定することが
できる。

【００３６】（２） 請求項２〜４、技術的思想１のい
ずれかにおいて、前記キャップの外部空間と同キャップ
内にある前記大クリアランス部とを連通する連通孔を前
記キャップに設けることを特徴としたセンサチップ保護
用キャップの固定構造。この構成であると、温度変化に
起因するセンサの出力特性のばらつきが解消され、かつ
封止剤の這い上がりが促進される。

【００３７】（３） 請求項２〜４、技術的思想１，２
のいずれかにおいて、前記キャップの内周面及び前記セ
ンサマウントの外周面のうちのいずれか少なくとも一方
に、前記両者を固定するための係止構造を設けたことを
特徴とするセンサチップ保護用キャップの固定構造。こ
の構成であると、係止構造による係止によって、キャッ
プをセンサマウントに対してより確実に固定することが
できる。

【００３８】なお、本明細書中において使用した技術用
語を次のように定義する。 「媒体：シリコーンゲルやウレタン系ゲル等のようなゲ
ル状媒体をいう。」

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜４に記
載の発明によれば、面倒な接着作業が不要であるにもか
かわらず、振動によるガタつきを確実に解消することが
できるセンサチップ保護用キャップの固定構造を提供す
ることができる。

【００４０】請求項３に記載の発明によれば、上記の効
果に加え、センサマウント内部への封止剤の侵入が回避
されるため、センサの機能劣化を確実に防止することが
できる。

【００４１】請求項４に記載の発明によれば、上記の効
果に加え、振動によるキャップのガタつきをより確実に
解消することができ、かつセンサの製造容易化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態のセンサにおける基板、センサマウ
ント及びキャップを示す分解斜視図。

【図２】同じくそのセンサを示す断面図。

【図３】別例１のセンサを示す断面図。

【図４】別例２のセンサを示す断面図。

【図５】別例３のセンサを示す断面図。

【図６】別例４のセンサを示す断面図。

【図７】従来のセンサを示す断面図。

【図８】従来のセンサを示す断面図。

【符号の説明】

１，１８，２２，２４，２６…（半導体式加速度）セン
サ、３…基板、４…センサチップ、５…センサマウン
ト、６…センサチップ保護用キャップ、７…封止剤とし
てのシリコーンゴム、１９…係止爪、Ｃ1 …封止剤侵入
部としての小クリアランス部、Ｃ2 …大クリアランス
部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板（３）上に実装されたセンサチップ
   （４）を包囲するセンサマウント（５）と、そのセンサ
   マウント（５）を全体的にカバーするセンサチップ保護
   用キャップ（６）と、前記基板（３）と前記キャップ
   （６）とを封止する封止剤（７）とを備えたセンサ
   （１，１８，２２，２４，２６）において、 前記キャップ（６）の内周面と前記センサマウント
   （５）の外周面との間に、流動状をした封止剤（７）の
   這い上がりを許容する封止剤侵入部（Ｃ1 ）が設けられ
   ており、その封止剤侵入部（Ｃ1 ）内へ這い上がってき
   た封止剤（７）によって前記キャップ（６）が前記セン
   サマウント（５）に固定されているセンサチップ保護用
   キャップの固定構造。
2. 【請求項２】前記封止剤侵入部（Ｃ1 ）は、前記キャッ
   プ（６）下部における内周面と前記センサマウント
   （５）下部における外周面との間に設けられた小クリア
   ランス部である請求項１に記載のセンサチップ保護用キ
   ャップの固定構造。
3. 【請求項３】前記流動状をした封止剤（７）の這い上が
   りを許容しない大クリアランス部（Ｃ2 ）を前記小クリ
   アランス部（Ｃ1 ）の上部に設けた請求項２に記載のセ
   ンサチップ保護用キャップの固定構造。
4. 【請求項４】前記キャップ（６）下部における内周面
   に、前記センサマウント（５）下部における外周面に係
   止しうる係止爪（１９）を設けた請求項３に記載のセン
   サチップ保護用キャップの固定構造。