JPH1194673A - センサおよびセンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化、薄型化することのでき、かつ製造
効率のよいセンサ及びセンサの製造方法を提供すること
を目的とする。 【解決手段】ダイアフラム１２１上に歪ゲージ素子を配
置して当該ダイアフラム１２１の物理量を検出して電気
信号に変換するセンサチップ１２を備えたセンサにおい
て、歪ゲージ素子が配置されたダイアフラム１２の上面
には、バンプ２１を介してフレキシブル基板１３が設け
られ、このフレキシブル基板１３には、この電気信号を
増幅処理して出力する電子回路２３が設けられている。
フレキシブル基板１３上の電子回路２３とダイアフラム
１２１上の歪ゲージ素子とがバンプ２１により電気的に
接続されているので、薄型化が図られるうえ、ダイボン
ディングで接続できるので、センサの製造時間の大幅な
短縮が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイアフラム上に
歪ゲージ素子を配置して当該ダイアフラムの物理量を検
出して電気信号に変換するセンサチップを備えたセンサ
およびセンサの製造方法に関し、例えば、流体の圧力変
化をダイアフラムによって検出し、歪ゲージ素子によっ
て電気信号として出力する圧力変換器等に利用すること
ができる。

【０００２】

【背景技術】従来より、流体の圧力等の測定には、種々
の圧力センサが用いられている。組み込み制御用の圧力
センサとしては、ダイアフラム上に歪ゲージ素子を配置
して当該ダイアフラムの物理量を検出して電気信号に変
換するセンサチップを備えた圧力センサが利用され、例
えば、実用新案登録第２５３３３５７号に示される圧力
センサが知られている。この圧力センサ７は、図９に示
すように、流体が流通する配管部材が接続されるジョイ
ント部材１１と、流体の圧力をダイアフラム１２１で検
出し、電気信号に変換する圧力センサチップ１２と、こ
の圧力センサチップ１２により変換された電気信号を信
号増幅処理して外部の測定装置等に出力する電子回路基
板７３と、圧力センサチップ１２および電子回路基板７
３を覆うケース７４とを備えている。

【０００３】ジョイント部材１１は、内部に圧力導入用
の空洞１１１が形成された筒状体であり、その先端側外
周面には、前記配管部材と接続するための雄ネジ部１１
２が形成されている。圧力センサチップ１２は、受圧面
となるダイアフラム１２１と、このダイアフラム１２１
を囲む脚部１２２とを有し、脚部１２２が設けられる面
とは反対側のダイアフラム１２１の上面には、多結晶シ
リコン等の半導体素子から構成される４つの歪ゲージ素
子が配置されている（図９では図示略）。これら４つの
歪ゲージ素子は、ダイアフラム１２１の上面に形成され
るプリント配線によって電気的に接続され、ダイアフラ
ム１２１の上面には、４つ抵抗歪ゲージ素子から構成さ
れるブリッジ回路が形成されている。このブリッジ回路
の互いに対向する一対の端部には、電圧印加用の電極パ
ッドが形成されるとともに、他の一対の端部には、電圧
出力用の電極パッドが形成されている。

【０００４】そして、このようなブリッジ回路には一定
の電圧が印加され、ダイアフラム１２１の変形に応じて
歪ゲージ素子の抵抗値が変化し、これに伴い、変化した
電圧が電気信号として電圧出力用の電極から出力される
ように構成されている。圧力センサチップ１２は、支持
台１５を介して前記ジョイント部材１１と接続され、支
持台１５には、内部に圧力導入管１５１が形成され、前
記圧力導入用の空洞１１１と、圧力センサチップ１２の
脚部１２２に囲まれる空洞１２３とは、この圧力導入管
１５１によって連通している。

【０００５】圧力センサチップ１２の上方には、電子回
路基板７３が設けられ、その外周部分がジョイント部材
１１に支持されている。この電子回路基板７３は、ダイ
アフラム１２１上面の歪ゲージ素子とボンディング線７
３１によって電気的に接続されているとともに、リード
線７３２、中継基板７３３を介して外部信号出力用の電
線１６と電気的に接続されている。尚、図９では図示を
略したが、電子回路基板７３には、入力された電気信号
を増幅して出力する電子回路となるＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒ
ａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が搭載され、このＩＣおよ
び前記ボンディング線７３１は、キャップ７３４によっ
て覆われ、保護されている。

【０００６】このような圧力センサ７により流体の圧力
変化を測定する場合、次のような手順で行われる。 ジョイント部材１１に接続された管材から供給され
る測定流体は、圧力導入用の空洞１１１、圧力導入管１
５１から圧力センサチップ１２の空洞１２３に流れ込
む。 測定流体の圧力変化に応じて、ダイアフラム１２１
が面外方向に変形し、ダイアフラム１２１の上面の歪ゲ
ージ素子の抵抗値が変化する。これに伴い、ブリッジ回
路における出力電圧が変化し、これを電気信号として電
子回路基板７３に出力する。 この電気信号は、電子回路基板７３に搭載されたＩ
Ｃによって増幅され、リード線７３２、中継基板７３
３、電線１６によって図９では図示しない表示装置、制
御装置に伝達され、これらの装置によって測定、制御が
行われる。上述した圧力センサ７は機器等に組み込ま
れ、機器等の制御用の検出器として用いられることが多
く、機器の他の動作部等の邪魔とならないようにする必
要があるので、安定した性能を有する他、極力小型化、
薄型化されたものであることが望ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の圧力センサ７では、次のような問題がある。 ダイアフラム１２１の上面に形成されるブリッジ回
路と電子回路基板７３との接続は、従来より、ボンディ
ング線７３１を用いたワイヤボンディングによって行わ
れているが、ワイヤボンディング技術の性質上、電子回
路基板７３と圧力センサチップ１２との間を所定間隔だ
け離間させる必要がある。このため、図９から判るよう
に、ケース７４の高さ寸法Ｈ０を小さくして圧力センサ
７の小型化、薄型化を図ろうとしても限界がある。 また、ワイヤボンディングにより接続する場合、ダ
イアフラム１２１上の電極パッドにボンディング線７３
１を１本ずつ接続しなければならない。従って、ボンデ
ィング線７３１の接続本数が多くなると、圧力センサ７
の製造時間多くかかってしまううえ、ボンディング線７
３１の接続箇所に応じて、圧力センサチップ１２、電子
回路基板７３の位置合わせを行う必要があり、製造時、
これらの位置制御が煩雑化してしまうという問題があ
る。尚、このような問題は、上述した圧力センサ７のみ
ならず、同じダイアフラム上に歪ゲージ素子が配置され
たセンサチップを有する流量センサ、加速度センサ等で
も同様の問題として把握される。

【０００８】本発明の目的は、小型化、薄型化すること
のでき、かつ製造効率のよいセンサ及びセンサの製造方
法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るセンサは、
ダイアフラム上に歪ゲージ素子を配置して当該ダイアフ
ラムの物理量を検出して電気信号に変換するセンサチッ
プを備えたセンサであって、前記歪ゲージ素子が配置さ
れたダイアフラム面には、バンプを介してフレキシブル
基板が設けられ、このフレキシブル基板には、前記電気
信号を処理する電子回路が設けられていることを特徴と
する。ここで、フレキシブル基板とは、プリント配線す
ることが可能であり、かつロール状に巻き取ることがで
きる可撓性のある基板をいい、例えば、ポリエステル、
ポリイミド製の基板を採用することができる。また、バ
ンプは、ダイアフラム面上に形成された歪ゲージ素子と
電子回路基板とを電気的に接続するのみでなく、センサ
チップとフレキシブル基板とを物理的に接合固定するこ
とができるものをいい、例えば、金バンプ、半田バンプ
等が考えられる。

【００１０】このような本発明によれば、フレキシブル
基板上の電子回路とダイアフラム上の歪ゲージ素子との
電気的接続がバンプ接合によって行われるので、ダイボ
ンディングにより、電極数に関係なく電極全部を一度に
かつ高速に接続することが可能となり、センサの製造時
間の大幅な短縮が可能となる。また、バンプ接合であれ
ば、ワイヤボンディングによる場合に比較してフレキシ
ブル基板とセンサチップとの距離をより接近させて電気
的接続を行うことが可能となるので、センサを小型化、
薄型化することが可能となる。

【００１１】以上において、上述したフレキシブル基板
には、外周から内側に向かう切欠部が少なくとも１以上
形成されているのが好ましい。ここで、切欠部は、セン
サチップの温度変化に伴う熱膨張によって電子回路基板
とセンサチップとのバンプによる接合部分に応力が発生
しないように設けられ、バンプによる接合部の位置、箇
所に応じて切欠部の場所、箇所を設定するのが好まし
い。このように、フレキシブル基板に切欠部が形成され
ていれば、測定流体等の温度変化によりセンサチップが
膨張、収縮し、フレキシブル基板との間に動きが生じて
も、その動きは切欠部で吸収され、バンプ接合部に作用
する応力が低減され、バンプ接合部を長期に亘り良好な
状態で保持することが可能となる。

【００１２】また、上述したフレキシブル基板には、ダ
イアフラムの物理量に応じて出力される電気信号を補正
する調整用トリミングパッドが設けられているのが好ま
しい。すなわち、フレキシブル基板に調整用トリミング
パッドが設けられているので、バンプ接合によりフレキ
シブル基板とセンサチップとを電気的に接続した後、直
ちにセンサのゼロ調整、スパン調整を行うことが可能と
なり、バンプ接合を含む製造工程内で同時にセンサの調
整をも済ませられ、高精度のセンサを効率よく製造する
ことが可能となる。

【００１３】さらに、上述した電子回路は、モールド剤
によって被覆されているのが好ましい。ここで、モール
ド剤としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の合成
樹脂系の材料を採用するのが好ましい。すなわち、電子
回路がモールド剤によって被覆されているので、電気信
号を処理する部分がモールド剤により保護され、センサ
の耐久性が向上し、特に、耐振動性能が向上する。そし
て、上述したバンプとしては金バンプを採用することも
考えられるのだが、好ましくは、錫および鉛の合金から
構成される半田バンプを採用するのが好ましい。すなわ
ち、半田は、金等に比較して極めて廉価で入手すること
が可能であり、センサを構成する材料コストが低減さ
れ、センサの製造コストが低減される。

【００１４】次に、本発明に係るセンサの製造方法は、
ダイアフラム上に歪ゲージ素子を配置して当該ダイアフ
ラムの物理量を検出して電気信号に変換するセンサチッ
プと、前記歪ゲージ素子が配置されたダイアフラム面に
バンプを介して設けられるフレキシブル基板と、このフ
レキシブル基板上に設けられる電子回路とを備えたセン
サの製造方法であって、前記フレキシブル基板上に前記
電子回路を設ける第１の工程と、このフレキシブル基板
および前記電子回路を前記バンプにより前記ダイアフラ
ム上に接合する第２の工程と、前記電子回路をモールド
剤により被覆する第３の工程とを備えていることを特徴
とする。すなわち、このような本発明によれば、電子回
路が設けられる基板としてフレキシブル基板を採用して
いるので、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂ
ｏｎｄｉｎｇ）技術を利用して、電子回路の基板上への
設置、センサチップとフレキシブル基板との接合を連続
して行うことが可能となり、センサを効率的にかつ迅速
に製造することが可能となる。

【００１５】以上において、通常は、フレキシブル基板
上にＩＣ等の集積電子回路をバンプ接合した後、フレキ
シブル基板とセンサとのバンプ接合を行うが、好ましく
は、電子回路およびフレキシブル基板のバンプ接合と、
フレキシブル基板およびセンサチップのバンプ接合を同
時に行うボンディングツールにより、第１の工程と第２
の工程とを同時に済ませられるのがよい。すなわち、１
度のバンプ接合で電子回路およびフレキシブル基板の接
合と、フレキシブル基板および圧力センサチップの接合
とを同時に済ませられるので、センサの製造工程の簡素
化が図られ、製造設備コストおよび製造管理コストの低
減により、センサの製造コストの低減が図られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態を図
面に基づいて説明する。尚、以下の説明では、既に説明
した部分又は部材と同一又は類似の部分等については、
その説明を省略又は簡略する。図１には、本発明の第１
実施形態に係る圧力センサが示されている。背景技術で
説明した従来の圧力センサ７は、電子回路基板７３は、
その外周部分がジョイント部材１１に支持され、電子回
路基板７３と圧力センサチップ１２との電気的な接続は
ボンディング線７３１によって行われていた。そして、
ワイヤボンディングを行うために、センサチップ１２と
電子回路基板７３との間には所定間隔の隙間が設けられ
ていた。これに対して、第１実施形態に係る圧力センサ
１は、圧力センサチップ１２上にバンプ２１を介してフ
レキシブル基板１３が設けられ、このフレキシブル基板
１３と圧力センサチップ１２との電気的接続は、このバ
ンプ２１によって行われている。

【００１７】すなわち、図２、図３に示されるように、
圧力センサチップ１２のダイアフラム１２１の歪ゲージ
素子２２が配置される面には、バンプ２１を介してフレ
キシブル基板１３が配置され、フレキシブル基板１３の
上面に設けられる電子回路となるＩＣ２３は、ゲル状の
シリコーン樹脂からなるモールド剤２４によって覆われ
ている。圧力センサチップ１２のダイアフラム上面に
は、図３（Ａ）から判るように、４つの歪ゲージ素子２
２から構成されるブリッジ回路２５が形成され、このブ
リッジ回路２５には、バンプ２１が接合される一対の電
圧印加用パッド２５１と一対の電圧出力用パッド２５２
が形成されている。尚、このような圧力センサチップ１
２は、ダイアフラム１２１にＣＶＤ法により酸化珪素の
絶縁膜上に多結晶シリコンを形成し、フォトエッチング
により多結晶シリコンのゲージパターンを形成した後、
電子ビーム蒸着によって各歪ゲージ素子２２を連絡する
ブリッジ回路２５を形成して製造される。

【００１８】一方、ＩＣ２３が載せられるフレキシブル
基板１３は、図３（Ｂ）に示されるように、圧力センサ
チップ１２の平面形状と略同形の円形状をなし、このフ
レキシブル基板１３には、その外周部分から内側となる
円の中心方向に向かう６つの切欠部１３１が形成されて
いるとともに、その中央部分にはＩＣ２３を取り付ける
ためのデバイスホール１３２が形成されている。そし
て、これらの切欠部１３１によってフレキシブル基板１
３は、６つの領域に分割され、６つの領域のうち、４つ
の領域１３３には、バンプ２１が挿通されるバンプ孔１
３４が設けられている。

【００１９】４つの領域１３３を除く残り２つの領域の
うち、図３（Ｂ）中左下の領域１３５には、上述したリ
ード線７３２が接続されるパッド１３６が３つ形成さ
れ、これらのパッド１３６のうち、２つがＩＣ２３等に
電源を供給する電源用のパッドとされ、残り１つが外部
出力用のパッドとされる。また、図３（Ｂ）中右上の領
域１３７には、圧力センサ１のゼロ調整、スパン調整を
行うための調整用トリミングパッド１３８が４つ設けら
れている。この４つの調整用トリミングパッド１３８
は、サンプルデータを入出力してゼロ調整、スパン調整
を行う調整用端子として用いられる。ここで、図３では
図示を略したが、フレキシブル基板１３の表面には、プ
リント配線が施され、上述したバンプ孔１３４、電源用
および外部出力用のパッド１３６、調整用トリミングパ
ッド１３８は、デバイスホール１３２に形成されるボン
ディング用リードに電気的に接続されている（図３
（Ｂ）では図示略）。

【００２０】このように、フレキシブル基板１３を６つ
の領域１３３、１３５、１３７に分割する切欠部１３１
は、フレキシブル基板１３の外周部分から円形の中心方
向に向かう所定寸法幅の溝部１３１Ａと、この溝部１３
１Ａの内側先端部分に形成される円形部１３１Ｂとを備
えている。尚、溝部１３１Ａの幅寸法、円形部の半径
は、温度変化に伴う圧力センサチップ１２の熱膨張率の
大きさ、フレキシブル基板１３の柔らかさ、バンプ２１
の接合強度等に応じて適宜変更する。

【００２１】以上のような構成のフレキシブル基板１３
は、図４に示す分解斜視図のように、上述した圧力セン
サチップ１２のダイアフラム１２１の上面にバンプ２１
によって接合固定される。すなわち、ダイアフラム１２
１の上面に形成される電圧印加用パッド２５１、電圧出
力用パッド２５２上にバンプ２１を対応配置するととも
に、フレキシブル基板１３のバンプ孔１３４をこのバン
プ２１の配置に合わせ、バンプ２１を加熱プレス溶着す
ることにより、フレキシブル基板１３はダイアフラム１
２１の上面に固定される。ここで、バンプ２１は、錫、
鉛の合金から構成される半田材料で構成され、バンプ２
１を加熱プレス溶着すると、フレキシブル基板１３の物
理的接合が行われるとともに、このバンプ２１を介し
て、電圧印加用パッド２５１、電圧出力用パッド２５２
がバンプ孔１３４と電気的に接続され、さらに、フレキ
シブル基板１３上に形成されるプリント配線（図４では
図示略）によりＩＣ２３と電気的に接続される。

【００２２】次に、上述した圧力センサチップ１２上に
フレキシブル基板１３をバンプ２１により接合する加工
装置について、図５、図６に基づいて説明する。加工装
置３は、図５に示すように、第１の工程を構成する第１
ボンド部３１と、第２の工程を構成する第２ボンド部３
２と、第３の工程を構成するモールディング部３３と、
フレキシブル基板１３を供給源となるフレキテープリー
ル３４と、残材巻き取り用の巻き取りリール３５と、後
述するポリイミドテープ３４１を反転する反転ローラ３
６とを含んで構成される。

【００２３】フレキテープリール３４には、フレキシブ
ル基板１３の構成材料となる所定幅の帯状のポリイミド
テープ３４１がロール状に巻き付けられている。このポ
リイミドテープ３４１は、図６（Ａ）に示すように、そ
の表面に予め打ち抜きによりフレキシブル基板１３が形
成され、外周端部４箇所でポリイミドテープ３４１の他
の部分とつながっている。尚、ポリイミドテープ３４１
の打ち抜きに際しては、同時にデバイスホール１３２、
バンプ孔１３４、切欠部１３１も同時に形成し、さら
に、前述した電源用、外部出力用のパッド１３６と、調
整用トリミングパッド１３８を蒸着により形成してお
く。また、デバイスホール１３２には、同時にボンディ
ング用リード線を形成し、その先端にＩＣ２３をバンプ
接合するためのバンプを設けておく。

【００２４】第１ボンド部３１は、図６（Ｂ）に示すよ
うに、ポリイミドテープ３４１上にＩＣ２３を搭載する
工程であり、ポリイミドテープ３４１の表面に形成され
るフレキシブル基板１３およびＩＣ２３をバンプ接合す
る加熱ツール３１１と、バンプ接合に際して、フレキシ
ブル基板１３を上方から押圧する第１ボンディングツー
ル３１２とを備えている。加熱ツール３１１は、図６
（Ｂ）では図示を略したが、その上面に載置されるＩＣ
２３を加熱するヒータが設けられているとともに、ポリ
イミドテープ３４１の供給速度に応じてＩＣ２３を連続
供給する機構が設けられている。尚、このＩＣ２３の供
給機構には、ＴＡＢ等において、フレキシブル基板にＩ
Ｃ実装する際に通常利用される供給機構と同様の公知の
供給機構が採用されている。第１ボンディングツール３
１２は、前記加熱ツール３１１に対して進退自在に設け
られ、この第１ボンディングツール３１２によってフレ
キシブル基板１３を押圧することにより、デバイスホー
ル１３２に形成されたバンプとＩＣ２３の端子とが接合
される。

【００２５】第２ボンド部３２は、図５に示すように、
ＩＣ２３が搭載されたフレキシブル基板１３を圧力セン
サチップ１２上にバンプ接合するとともに、フレキシブ
ル基板１３をポリイミドテープ３４１の他の部分、すな
わち、残材部分から切り離す工程であり、加熱ツール３
２１、第２ボンディングツール３２２を備えている。
尚、第２ボンド部３２の加熱ツール３２１には、図５で
は図示を略したが、ポリイミドテープ３４１の第２のボ
ンド部３２に対する供給速度に応じて、予め別工程で製
造された圧力センサチップ１２を連続供給することので
きる機構が設けられる。尚、この連続供給機構は、上述
した第１ボンド部の加熱ツール３１１に設けられるもの
と略同様の公知のものが用いられる。また、第２ボンド
部３２には、フレキシブル基板１３と圧力センサチップ
１２とをバンプ接合するバンプ２１を供給するための機
構も設けられている。そして、フレキシブル基板１３が
切り離されたポリイミドテープ３４１の残材は、上述し
た巻き取りリール３５によって巻き取られていく。

【００２６】第３の工程を構成するモールディング部３
３は、図５に示すように、圧力センサチップ１２を載置
する載置台３３１と、圧力センサチップ１２上のフレキ
シブル基板１３にゲル状のシリコーン樹脂からなるモー
ルド剤２４を供給するノズル３３２とを含んで構成され
る。尚、載置台３３１には、図５では図示を略したが、
ノズル３３２に圧力センサチップ１２を連続供給する機
構が設けられているとともに、ノズル３３２によるモー
ルド剤２４の供給時、電源用および外部出力用のパッド
１３６、調整用トリミングパッド１３８がモールド剤２
４によって被覆されないように、モールド剤２４の拡散
を防止する機構が設けられている。

【００２７】次に、上述した加工装置３を利用して、圧
力センサ１の製造手順について説明する。 第１ボンド部３１によってフレキテープリール３４
から連続供給されるポリイミドテープ３４１上のフレキ
シブル基板１３とＩＣ２３とのバンプ接合を行う。 フレキシブル基板１３はポリイミドテープ３４１か
ら切り離されていないため、ＩＣ２３とともにポリイミ
ドテープ３４１は、反転ローラ３６に送られ、この反転
ローラ３６によってＩＣ２３の搭載面が上面となるよう
に反転される。

【００２８】 反転ローラ３６によって反転された
後、このポリイミドテープ３４１は、第２ボンド部３２
に送られ、第２ボンディングツール３２２によって圧力
センサチップ１２とフレキシブル基板１３とのバンプ接
合が行われる。同時に、フレキシブル基板１３の外周の
ポリイミドテープ３４１他の部分とつながっている箇所
を第２ボンディングツール３２２の周縁部分に形成され
るカッタで切断する（図５では図示略）。 圧力センサチップ１２とフレキシブル基板１３との
バンプ接合の後、ＩＣ２３の上部をモールド剤２４で被
覆し、所定の硬度となるまで養生する。

【００２９】 他の工程で製作されたジョイント部材
１１上に支持台１５を介して圧力センサチップ１２を固
定した後、パッド１３６にリード線７３２をワイヤボン
ディングにより中継基板７３３と接続するとともに、調
整用トリミングパッド１３８にサンプルデータを入出力
する調整機器を接続する。 調整機器によりゼロ調整、スパン調整を行った後、
調整機器を取り外し、ケース１４とジョイント部材１１
とを接合して圧力センサ１が完成する。このようにして
製造された圧力センサ１の使用方法、圧力測定方法は、
背景技術で説明した従来の圧力センサ７と同様なので省
略する。

【００３０】前述のような第１実施形態によれば、次の
ような効果がある。すなわち、フレキシブル基板１３上
のＩＣ２３とダイアフラム１２１上の歪ゲージ素子２２
から構成されるブリッジ回路２５との電気的接続がバン
プ２１のバンプ接合によって行われるので、ダイボンデ
ィングにより、電極数、すなわち、パッド２５１、２５
２の数に関係なく電極全部を一度にかつ高速に接続する
ことができ、圧力センサ１の製造時間の大幅な短縮を図
ることができる。

【００３１】また、従来の圧力センサ７のように、電子
回路基板７３と圧力センサチップ１２との電気的接続を
ワイヤボンディングにより行う場合、電子回路基板７
３、圧力センサチップ１２間の距離をある程度確保しな
ければならないので、ケース７４の高さ寸法Ｈ０を少な
くしようとしても限界があった。一方、第１実施形態に
係る圧力センサ１では、バンプ２１により電気的接続を
行っているので、フレキシブル基板１３と圧力センサチ
ップ１２との距離をより接近させることができ、図１か
ら判るように、ケースの高さ寸法Ｈ１を少なくすること
ができ、圧力センサ１の小型化、薄型化を達成すること
ができる。尚、具体的には、従来の圧力センサ７のケー
スの高さ寸法Ｈ０と比較すると、第１実施形態に係る圧
力センサ１では、ケースの高さ寸法Ｈ１は略５mm短縮さ
れている。

【００３２】さらに、フレキシブル基板１３には、バン
プ２１の配置に応じて複数の切欠部１３１が形成されて
いるので、測定流体等の温度変化によって圧力センサチ
ップ１２が膨張、収縮し、フレキシブル基板１３との間
に動きが生じても、その動きを切欠部１３１で吸収する
ことができ、バンプ接合部に作用する応力を低減するこ
とができ、バンプ接合部を長期に亘り良好な状態で保持
することができる。そして、フレキシブル基板１３に調
整用トリミングパッド１３８が設けられているので、圧
力センサ１の製造手順のに示すように、製造後、直ち
に圧力センサ１のゼロ調整、スパン調整を行うことがで
き、バンプ接合を含む製造工程内で同時に圧力センサ１
の調整をも済ませられ、高精度の圧力センサ１を効率よ
く製造することができる。

【００３３】また、フレキシブル基板１３の上面がモー
ルド剤２４によって被覆されているので、電気信号を処
理するＩＣ２３を被覆保護することができ、圧力センサ
１の耐久性が向上し、特に、耐振動性能が向上する。さ
らに、バンプ２１の材料として半田を使用しているの
で、金バンプ等に比較して、材料コストを低減すること
ができ、圧力センサ１の製造コストを低減することがで
きる。

【００３４】そして、ＩＣ２３が設けられる基板として
フレキシブル基板１３を採用しているので、圧力センサ
１の製造手順から判るように、ＴＡＢ技術を利用するこ
とにより、ＩＣ２３のフレキシブル基板１３上への設置
（第１ボンド部３１）、圧力センサチップ１２とフレキ
シブル基板１３との接合（第２ボンド部３２）を連続し
て行うことができ、圧力センサ１を効率的にかつ迅速に
製造することができる。

【００３５】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。前述の第１実施形態に係る圧力センサ１の製造方
法では、圧力センサチップ１２とフレキシブル基板１３
とをバンプ接合する加工装置３において、第１ボンド部
３１でフレキシブル基板１３とＩＣ２３との接合を行っ
た後、第２ボンド部３２でフレキシブル基板１３と圧力
センサチップ１２とのバンプ接合を行っていた。これに
対して、第２実施形態に係る圧力センサ１の製造方法で
は、図７に示すように、圧力センサチップ１２とフレキ
シブル基板１３とをバンプ接合する加工装置５におい
て、ＩＣ２３およびフレキシブル基板１３のバンプ接合
と、圧力センサチップ１２およびフレキシブル基板１３
のバンプ接合とは、１箇所のボンド部５１によって両者
が同時に済ませられている点が相違する。

【００３６】ボンド部５１は、加熱ツール５１１と、ボ
ンディングツール５１２とを備え、加熱ツール５１１に
は、図７では図示を略したが、圧力センサチップ１２の
供給機構と、ＩＣ２３の供給機構とが設けられ、これら
の供給機構は、前述の第１実施形態で述べた加熱ツール
３１１、３２１に設けられる供給機構と略同様の構造を
有する。また、ボンド部５１には、フレキシブル基板１
３と圧力センサチップ１２とをバンプ接合するバンプ２
１を供給するための機構も設けられている（図７では図
示略）。

【００３７】ボンディングツール５１１は、図７、図８
に示すように、その端面にＩＣ２３を上面から押圧する
ＩＣ押圧部５１２Ａが形成されているとともに、バンプ
２１の配置に対応する部分には、バンプ２１を加熱プレ
ス溶着するために、バンプ押圧部５１２Ｂが形成されて
いる。また、このボンディングツール５１２の外周に
は、その押圧方向に突出するリング状のカッタ５１２Ｃ
が形成され、このカッタ５１２Ｃにより、バンプ接合と
同時にフレキシブル基板１３はポリイミドテープ３４１
から切り離される。

【００３８】加工装置５により、圧力センサチップ１２
とフレキシブル基板１３とのバンプ接合を行う場合、フ
レキテープリール３４からポリイミドテープ３４１を連
続供給し、ボンド部５１において、圧力センサチップ１
２、フレキシブル基板１３、ＩＣ２３を同時にボンディ
ングツール５１２により押圧してバンプ接合する。そし
て、後は第１実施形態の製造手順と同様の手順で圧力セ
ンサ１が製造されていく。

【００３９】以上のような第２実施形態によれば、前述
した第１実施形態の効果に加えて以下のような効果があ
る。すなわち、ボンド部５１のみでフレキシブル基板１
３およびＩＣ２３の接合と、フレキシブル基板１３およ
び圧力センサチップ１２の接合とを同時に済ませられる
ので、第１実施形態における加工装置３のように反転ロ
ーラ３６等の設備を必要とせず、圧力センサ１の製造工
程の簡素化を図ることができ、製造設備コストおよび製
造管理コストの低減により、圧力センサ１の製造コスト
の低減を図ることができる。

【００４０】尚、本発明は、前述の各実施形態に限定さ
れるものではなく、次に示すような変形等をも含むもの
である。すなわち、前述の各実施形態では、圧力センサ
１について本発明を採用していたが、これに限らず、ダ
イアフラムとこのダイアフラムの上面に形成される歪ゲ
ージ素子とを備えた流量センサ、加速度センサ等であっ
てもよい。また、前述の各実施形態では、フレキシブル
基板１３の材料としてポリイミドを採用していたが、こ
れに限らず、ポリエステル製のフレキシブル基板に本発
明を利用してもよい。要するにフレキシブル基板の材
質、形状寸法等は、ロール状に巻き取り可能であるこ
と、表面にプリント配線ができること等の要求性能に応
じて適宜決定すればよい。

【００４１】さらに、前述の第１実施形態では、バンプ
２１には、半田材料から構成されるものを用いていた
が、これに限らず、金バンプ等を用いてもよい。要する
に、センサの使用条件、暴露条件等に応じてバンプの材
料は適宜決定すればよい。そして、前述の実施形態で
は、モールド剤２４の材料としてゲル状のシリコーン樹
脂を採用していたが、これに限らず、エポキシ系樹脂を
採用してもよい。その他、本発明の実施の際の具体的な
構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他
の構造等としてもよい。

【００４２】

【発明の効果】前述のような本発明のセンサによれば、
センサチップ上にバンプを介してフレキシブル基板が設
けられているので、センサチップとフレキシブル基板と
の距離を接近させてセンサを小型化、薄型化することが
できる。また、電子回路が設けられる基板にフレキシブ
ル基板を採用しているので、ＴＡＢによる連続製造がで
き、センサの製造効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサを表す断面
図である。

【図２】前述の実施形態におけるセンサチップおよびフ
レキシブル基板の構造を表す断面図である。

【図３】前述の実施形態におけるセンサチップおよびフ
レキシブル基板の上面図である。

【図４】前述の実施形態におけるセンサチップおよびフ
レキシブル基板の接合構造を表す分解斜視図である。

【図５】前述の実施形態におけるセンサの製造方法を実
現する加工装置を表す模式図である。

【図６】前述の実施形態における加工装置の第１の工程
を表す模式図である。

【図７】本発明の第２実施形態に係るセンサの製造方法
の要部を表す部分断面図である。

【図８】前述の実施形態における第２の工程に用いられ
る第２ボンディングツールの押圧面を表す平面図であ
る。

【図９】従来の圧力センサを表す断面図である。

【符号の説明】

１ センサ（圧力センサ） １２ センサチップ １３ フレキシブル基板 ２１ バンプ ２２ 歪ゲージ素子 ２３ 電子回路（ＩＣ） ２４ モールド剤 ３１ 第１の工程（第１ボンド部） ３２ 第２の工程（第２ボンド部） ３３ 第３の工程（モールディング部） ５１ 第１の工程および第２の工程を同時に行うボンド
部 １２１ ダイアフラム １３１ 切欠部 １３８ 調整用トリミングパッド ５１２ ボンディングツール

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ダイアフラム上に歪ゲージ素子を配置して
   当該ダイアフラムの物理量を検出して電気信号に変換す
   るセンサチップを備えたセンサであって、 前記歪ゲージ素子が配置されたダイアフラム面には、バ
   ンプを介してフレキシブル基板が設けられ、 このフレキシブル基板には、前記電気信号を処理する電
   子回路が設けられていることを特徴とするセンサ。
2. 【請求項２】請求項１に記載のセンサにおいて、 前記フレキシブル基板には、外周から当該フレキシブル
   基板の内側に向かう切欠部が少なくとも１以上形成され
   ていることを特徴とするセンサ。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載のセンサに
   おいて、 前記フレキシブル基板には、前記ダイアフラムの物理量
   に応じて出力される前記電気信号を補正する調整用トリ
   ミングパッドが設けられていることを特徴とするセン
   サ。
4. 【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれかに記載のセ
   ンサにおいて、 前記電子回路は、モールド剤によって被覆されているこ
   とを特徴とするセンサ。
5. 【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれかに記載のセ
   ンサにおいて、 前記バンプは、錫および鉛の合金からなる半田バンプで
   あることを特徴とするセンサ。
6. 【請求項６】ダイアフラム上に歪ゲージ素子を配置して
   当該ダイアフラムの物理量を検出して電気信号に変換す
   るセンサチップと、前記歪ゲージ素子が配置されたダイ
   アフラム面にバンプを介して設けられるフレキシブル基
   板と、このフレキシブル基板上に設けられる電子回路と
   を備えたセンサの製造方法であって、 前記フレキシブル基板上に前記電子回路を設ける第１の
   工程と、 このフレキシブル基板を前記バンプにより前記ダイアフ
   ラム上に接合する第２の工程と、 前記電子回路をモールド剤により被覆する第３の工程と
   を備えていることを特徴とするセンサの製造方法。
7. 【請求項７】請求項６に記載のセンサの製造方法におい
   て、 前記電子回路は、前記フレキシブル基板とバンプにより
   接合され、 この電子回路および前記フレキシブル基板のバンプ接合
   と、前記フレキシブル基板および前記センサのバンプ接
   合とを同時に行うボンディングツールにより、前記第１
   の工程と前記第２の工程とが同時に行われることを特徴
   とするセンサの製造方法。