センサパッケージ及びその製造方法
【課題】保護材に起因する応力の影響を小さくできるセンサパッケージ及び小型化されたパッケージの内部に保護材を均一に充填することができるセンサパッケージの製造方法を提供すること。
【解決手段】センサパッケージ１０は、センサチップ４０と、センサチップ４０を収納するセンサチップ収納凹部２０を有するパッケージ本体３０と、センサチップ４０の少なくとも一部を覆う保護材５０とを有し、センサチップ収納凹部２０の内壁には、センサチップ４０の外周側面との距離を部分的に拡大する複数の保護材貯留部６０、７０が形成されていること、この保護材貯留部６０、７０のセンサチップ４０と対向する部分の平面幅は、同センサチップ４０の平面幅より小さいこと、及びセンサチップ４０の外周側面と保護材貯留部６０、７０に連なって保護材５０が充填されていることを特徴とする。
【解決手段】センサパッケージ１０は、センサチップ４０と、センサチップ４０を収納するセンサチップ収納凹部２０を有するパッケージ本体３０と、センサチップ４０の少なくとも一部を覆う保護材５０とを有し、センサチップ収納凹部２０の内壁には、センサチップ４０の外周側面との距離を部分的に拡大する複数の保護材貯留部６０、７０が形成されていること、この保護材貯留部６０、７０のセンサチップ４０と対向する部分の平面幅は、同センサチップ４０の平面幅より小さいこと、及びセンサチップ４０の外周側面と保護材貯留部６０、７０に連なって保護材５０が充填されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサを収納するためのセンサパッケージ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体微細加工技術の進展によりＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）センサ等の超微細センサが開発されており、同時にこれらのセンサをパッケージングしたセンサパッケージの開発も進められている（特許文献１）。
【０００３】
図８は、従来のセンサパッケージ１の構成を示す概略断面図である。従来のセンサパッケージ１は、センサチップ収納凹部２を有するパッケージ本体３と、センサチップ収納凹部２に収納されたセンサチップ４と、センサチップ４とセンサチップ収納凹部２の隙間に充填された保護材５を有している。パッケージ本体３のセンサチップ収納凹部２は中間段部２ｂを有し、中間段部２ｂに配置されたボンディングパッド（図示せず）とセンサチップ４の端子がボンディングワイヤ（図示せず）により接続されている。
【０００４】
保護材５はセンサチップ４の一部、例えばボンディングパッドを酸化及び腐食から守るための樹脂材料であり、特許文献１の図２に示されるように、センサチップ収納凹部２に収納されたセンサチップ４の上方から滴下し、センサチップ４やボンディングパッド（図示せず）を覆って充填することが一般的であった。
【特許文献１】特開２００１−１１６６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、センサチップ及びセンサパッケージの小型化及び高密度化が進む中でセンサチップ収納凹部２の内壁とセンサチップ４の外周側面との空間距離が小さくなり、センサチップ収納凹部２に収納されたセンサチップ４の上方から保護材５を滴下しても、センサチップ収納凹部２の内壁とセンサチップ４の外周側面との間に表面張力の作用などが働き、保護材５がセンサチップ収納凹部２の内壁とセンサチップ４の外周側面との間に行き渡らずボイドや塗布ムラとなってしまうことがある。また、センサチップ４の外周側面と中間段部２ｂの壁面の空間距離ｄが特に小さくなっているので、センサチップ収納凹部２の角部２ａにはボイドなどが発生しやすい傾向がある。
【０００６】
こうした保護材５中のボイドや保護材５の塗布ムラは、樹脂硬化加熱工程における熱の影響や製品信頼性試験である熱サイクル試験での熱影響を受けパッケージ本体３の形状に歪みを与えたりする恐れがある。あるいは、センサチップ４は、パッケージ本体３が外部から晒される温度変化に応じてボイドや塗布ムラの応力を受けセンシング特性自体への影響も懸念される。
【０００７】
本発明は、上記の問題意識に基づいてなされたものであり、保護材に起因する応力の影響を小さくできるセンサパッケージ及び小型化されたパッケージの内部に保護材を均一に充填することができるセンサパッケージの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、パッケージ本体のセンサチップ収納凹部に最低限の保護材貯留部を形成し、この保護材貯留部により保護材に起因する応力の影響を小さくできるという着眼点に基づき、本発明をするに至った。また、センサチップの外周側面とセンサチップ収納凹部との空間距離を確保し、センサチップの高さより低い位置で、保護材を注入する始点としての保護材貯留部から保護材を注入することで保護材を均一に充填することができるという着眼点に基づき、本発明をするに至った。
【０００９】
即ち、本発明のセンサパッケージは、センサチップと、センサチップを収納するセンサチップ収納凹部を有するパッケージ本体と、センサチップの少なくとも一部を覆う保護材とを有し、センサチップ収納凹部の内壁には、センサチップの外周側面との距離を部分的に拡大する複数の保護材貯留部が形成されていること、この保護材貯留部のセンサチップと対向する部分の平面幅は、同センサチップの平面幅より小さいこと、及びセンサチップ外周側面と保護材貯留部に連なって保護材が充填されていることを特徴とする。
【００１０】
保護材貯留部は、センサチップ収納凹部の中心を基準として対称な位置に２箇所形成されていることが好ましい。
【００１１】
パッケージ本体のセンサチップ収納凹部は、その一態様では、外枠部と、この外枠部の内側に一段低く位置する中間段部と、この中間段部の内側に一段低く位置するセンサチップ載置部とを有し、保護材貯留部は、センサチップ載置部から中間段部に食い込んで外枠部の内壁に達している。
【００１２】
また、センサチップの端子とボンディングワイヤにより接続可能なボンディングパッドは、中間段部上面に、保護材貯留部とは平面的な位置を異ならせて配置されていることが好ましい。
【００１３】
センサチップ、センサチップ収納凹部及びパッケージ本体は、好ましい一態様では、略正方形の平面形状を有する。
【００１４】
センサチップは、センサチップ収納凹部と中心が一致し、該センサチップ外周側面とセンサチップ収納凹部の内壁とが略等距離となるように配置されていることが好ましい。
【００１５】
パッケージ本体は外枠部を有し、この外枠部に、センサチップ収納凹部を封止する蓋部を被せることが好ましい。
【００１６】
本発明のセンサパッケージの製造方法は、センサチップをパッケージ本体内のセンサチップを収納するセンサチップ収納凹部に載置するセンサチップ載置工程と、前記載置後に前記センサチップの端子と前記パッケージ本体内のボンディングパッドとをボンディングワイヤで接続する導電接続工程と、前記接続されたセンサチップの外周側面に、該センサチップの高さより低い位置で、保護材を注入する始点としての保護材貯留部から保護材を注入し、該センサチップ外周側面と保護材貯留部に連なって保護材を充填する保護材充填工程とを有することを特徴としている。
【００１７】
保護材貯留部は、その一態様では、センサチップ収納凹部の内壁に該センサチップの外周側面との距離を部分的に拡大する複数が形成されていて、この保護材貯留部のセンサチップと対向する部分の平面幅は、同センサチップの平面幅より小さく構成されており、前記保護材充填工程では、個々の保護材貯留部から保護材が別々に充填されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のセンサパッケージによれば、センサチップ収納凹部の内壁に該センサチップの外周側面との距離を部分的に拡大する保護材貯留部が複数形成されていて、この保護材貯留部のセンサチップと対向する部分の平面幅は、同センサチップの平面幅より小さく構成されており、センサチップ外周側面と保護材貯留部に連なって保護材が充填されるので、保護材に起因する応力の影響を小さくすることができる。
【００１９】
本発明のセンサパッケージの製造方法によれば、センサチップの外周側面に、該センサチップの高さより低い位置で、保護材を注入する始点としての保護材貯留部から保護材を注入し、センサチップ外周側面と保護材貯留部に連なって保護材を充填するので、小型化されたパッケージの内部に保護材を均一に充填することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るセンサパッケージ１０の構成を示す平面図である。図１では、蓋部２６のない状態を示しており、パッケージ本体３０の中間段部２３のみにハッチングを施している。図２は図１のII−II断面図である。図３は図１のIII−III断面図である。
【００２１】
図１に示すように、センサパッケージ１０は、センサチップ収納凹部２０を有するパッケージ本体３０と、センサチップ収納凹部２０に収納されたセンサチップ４０とを有するキャビティパッケージである。図１では図示を省略したが、図２又は図３に示すように、センサチップ４０とセンサチップ収納凹部２０の隙間には、センサチップ４０を少なくとも覆う保護材５０が充填されている。尚、図２及び図３共にセンサチップ４０の内部は省略している。
【００２２】
パッケージ本体３０は、エポキシ系樹脂又はセラミック等の材料からなる略正方形（例えば２.５ｍｍ四方）の平面形状を有する箱型容器である。パッケージ本体３０は、この実施形態では、センサチップ載置部（内底部）２１と、このセンサチップ載置部２１の周縁から起立する中間段部２３と、この中間段部２３の周縁から起立する外枠部２５とを有しており、この外枠部２５によりパッケージ本体３０のパッケージ収納凹部２０が囲われている。すなわち、パッケージ本体３０は、外側から順に、外枠部２５と、この外枠部２５の内壁２４に沿う一段低い中間段部２３と、この中間段部２３の内壁２２に沿う一段低いセンサチップ載置部２１を有し、これらの外枠部２５、中間段部２３及びセンサチップ載置部２１でセンサチップ収納凹部２０を区画している。
【００２３】
また、外枠部２５には、例えばガラス板やセラミック板からなる蓋部２６が被せられており、この蓋部２６によりセンサチップ収納凹部２０が封止されている。中間段部２３には、センサチップ４０の端子４２Ａ〜４２Ｄと導通を取るための４つのボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄが配置されており、これらボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄは更に、パッケージ外部に延長されたリード線（図示せず）と導通されている。このリード線を外部装置（例えば、携帯端末装置、インクジェット等）に接続することにより、センサパッケージ１０が外部装置とのインタフェースとして機能する。
【００２４】
図１及び図２に示すように、センサチップ収納凹部２０は、中間段部２３の壁面（内壁）２２とセンサチップ４０の外周側面との距離ｄが、センサチップ４０の各辺で略等距離となるように形状が設定されている。このとき、センサチップ４０の中心とセンサチップ収納凹部２０（センサチップ載置部２１）の中心とが一致する。
【００２５】
次に図１及び図３に示すように、センサチップ収納凹部２０には、中間段部２３の内壁２２に連続させて、センサチップ４０の外周側面との距離を部分的に拡大する一対の保護材貯留部６０、７０が形成されている。保護材貯留部６０、７０は、センサチップ載置部２１から中間段部２３に食い込んで（中間段部２３を除去して）パッケージ本体３０の内壁２４に達している。別言すると、保護材貯留部６０、７０は中間段部２３の壁面６０ａ、７０ａで囲まれた領域に形成され、壁面６０ａ、７０ａの形状は、両者の中間点で線対称な平面視略矩形となっている。
【００２６】
保護材貯留部６０、７０のセンサチップ４０と対向する部分の平面幅ｗは、センサチップ４０の平面幅Ｗよりも小さく設定されている。すなわち、パッケージ本体１０を平面的にみたときの保護材貯留部６０、７０の入口部の幅ｗは、センサチップ４０の平面的な幅Ｗよりも小さく設定されている。保護材貯留部６０、７０の幅ｗをセンサチップ４０の幅Ｗと同等にすると、保護材貯留部６０、７０に充填される保護材の体積（量）が他の箇所に充填される保護材の体積（量）よりも大きくなり、パッケージ自体の歪みの原因となるためである。また、中間段部２３における保護材貯留部６０、７０の非形成領域が厚肉であるので、壁面６０ａ、７０ａにかかる内圧に対して安定的であるし、保護材貯留部６０、７０の幅ｗの幅を小さくしたことから薄肉部分を最小とすることができている。
【００２７】
これら保護材貯留部６０、７０は、センサチップ収納凹部２０の中心を基準として左右対称な位置に２箇所形成されている。また、保護材貯留部６０、７０は同収容体積となっており、センサチップ収納凹部２０の中心に対して１８０度回転対称な形状をしている。このように保護材貯留部６０、７０を互いに対称な位置に形成したのでバランスがよくなり、センサパッケージ１０は保護材貯留部６０、７０に充填される保護材５０に起因する歪みに対して打ち消しあう作用が得られる。
【００２８】
図１〜図３に示すように中間段部２３の壁面２２とセンサチップ４０の外周側面との空間は保護材貯留部６０、７０と繋がっている。つまり、保護材５０は、中間段部２３の壁面２２とセンサチップ４０の外周側面との空間（保護材貯留部６０、７０の非形成領域）と、保護材貯留部６０、７０とに連なって充填されている。また、保護材貯留部６０、７０は、中間段部２３の上面のボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄとは平面的な位置を異ならせて配置されている。
【００２９】
センサチップ４０は、略正方形（例えば１ｍｍ四方）の平面形状を有する微細なセンサ素子であり、例えば、加速度センサ、圧力センサ又はジャイロセンサ等のＭＥＭＳセンサである。センサチップ４０は、センサチップ収納凹部２０のセンサチップ載置部２１にダイボンド樹脂４１により接着されている。センサチップ４０は、センサチップ収納凹部２０（センサチップ載置部２１）の内周と平面形状が相似（略正方形）している。
【００３０】
センサチップ４０の側面と保護材貯留部６０、７０の非形成領域である中間段部２３の壁面２２との空間距離ｄは例えば０.２５ｍｍ程度であり（図２）、センサチップ４０の側面と保護材貯留部６０、７０の形成領域である中間段部２３の壁面２２との空間距離Ｄは例えば０.５ｍｍ程度である（図３）。また、センサチップ４０の上面の四隅には端子４２Ａ〜４２Ｄが設けられており、これらの端子４２Ａ〜４２Ｄと中間段部２３に配置されたボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄは、ボンディングワイヤ４３Ａ〜４３Ｄによって電気的に接続されている。
【００３１】
保護材５０は、電気絶縁性の樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等）からなり、センサチップ４０とセンサチップ収納凹部２０の隙間に充填され、センサチップ４０の一部を少なくとも覆っている。センサチップ４０及びその端子４２Ａ〜４２Ｄ、ボンディングワイヤ４３Ａ〜４３Ｄ、並びにボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄは酸化や腐食等による劣化が起こり易いので、センサチップ収納凹部２０に充填された保護材５０がこれらの素子を被覆して電気信号経路を確保している。例えば、ボンディングワイヤ４３Ａ〜４３Ｄを酸化や腐食等による劣化が起こり難い貴金属（金など）で形成すれば、センサチップ４０の端子４２Ａ〜４２Ｄ、並びにボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄを保護材５０で覆っておけばよい。
【００３２】
このように、本実施の形態のセンサパッケージ１０によれば、センサチップ及びセンサパッケージが相対的に小型化及び高密度化されている場合でも保護材に起因する応力の影響を小さくできる。即ち本実施の形態のセンサパッケージ１０によれば、小型低背で信頼性の高い構造のセンサパッケージ１０が実現できる。
【００３３】
次に、図１乃至図４を参照して、本実施の形態のセンサパッケージ１０の製造方法を説明する。本実施の形態のセンサパッケージ１０は、以下の製造工程により製造される。
【００３４】
１．パッケージ本体の製造工程
まず、図１のように構成されたパッケージ本体３０を製造（あるいは用意）する。図２又は図３に示すようにセンサパッケージ１０は、例えば、セラミックパッケージであれば、セラミックス原料粉末、有機結合剤、可塑剤、溶剤などの混合スラリをシート状に形成した未焼成セラミックシートを用意する。そして図２又は３に示す順序でセラミックシート１１の上に所定形状にくりぬいたセラミックシート１２及び１３を積層し、この一体シートを焼成し個別化することでセンサパッケージ本体３０を形成する。ここで、中間段部２３となるセラミックシート１２をくりぬく形状は、収納されるセンサチップ４０の大きさを考慮し決められ、併せて保護材貯留部６０、７０の形状もくりぬいておく。セラミックシート１３の形状も外枠部２５を考慮して形成する。
【００３５】
２．センサチップの載置工程
次に、図２又は図３に示すように、パッケージ本体３０のセンサチップ収納凹部２０のセンサチップ載置部２１にダイボンド樹脂４１を塗り、センサチップ４０を載置する。ダイボンド樹脂４１を硬化させ、センサチップ収納凹部２０内にセンサチップ４０を固定する。センサチップ４０とセンサチップ収納凹部２０（センサチップ載置部２１）は平面形状が相似するので、センサチップ収納凹部２０に載置するセンサチップ４０の位置決めを簡単に行うことができる。
【００３６】
３．導電接続工程
次に、図１に示すように、固定されたセンサチップの端子４２Ａ〜４２Ｄとボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄとを、ボンディングワイヤ４３Ａ〜４３Ｄで接続する。
【００３７】
４．保護材の充填工程
そして、図４に示す保護材射出ノズル５１をパッケージ本体３０のセンサチップ収納凹部２０に進入させた状態で、保護材射出ノズル５１の先端部５１ａから保護材５０を射出する。具体的には、保護材射出ノズル５１を保護材貯留部６０、７０に進入させて、その先端部５１ａがセンサチップ４０上面よりも下になった位置から保護材５０を射出する。
【００３８】
保護材射出ノズル５１の先端部５１ａの先端径Ｎｄは例えば０.３５ｍｍ程度であり、一定の粘度を有する保護材５０を押し出す射出圧力を維持するためにはこれ以上の飛躍的な小型化は望めない。即ち、一定の粘度を有する保護材を押し出すために保護材射出ノズルの小型化には限界がある一方、センサチップ及びセンサパッケージの小型化はこれとは無関係に進んでいるので、保護材射出ノズルに対してセンサパッケージが相対的に小さくなり過ぎる事態が生じている。このように小型化されたセンサパッケージに保護材射出ノズルを用いて保護材を射出すると、ノズル先端部と中間段部が干渉（接触）して保護材の円滑な射出が妨げられてしまうおそれもある。やむを得ずセンサチップの高さよりも高い位置で保護材を射出しても、センサチップの外周側面とセンサチップ収納凹部の壁面との空間距離（クリアランス）が小さいので、粘度を有する保護材はセンサチップとセンサチップ収納凹部の壁面との間の隅々まで落ちて行かず、ボイドや塗布ムラが発生してしまう。このボイドや塗布ムラの部位には応力が集中し易く、素子としての耐久性及び動作安定性が低下してしまう。
【００３９】
そこで、本実施の形態のセンサパッケージ１０は、保護材射出ノズル５１を保護材貯留部６０、７０に進入させることにより、センサチップ４０の高さより低い位置を、保護材５０を注入する始点とすることができる（図４）。
【００４０】
つまり、センサチップ４０の外周側面からパッケージ本体３０の内壁２４までの空間距離Ｄ＞保護材射出ノズル５１の先端径Ｎｄの関係を満たし、かつセンサチップ４０の平面幅Ｗ＞保護材貯留部６０、７０のセンサチップ４０と対向する部分の平面幅ｗ＞保護材射出ノズル５１の先端径Ｎｄの関係を満たすことで、保護材射出ノズル５１がセンサチップ収納凹部２０の底面近くまで到達した状態で保護材５０を射出することができる。即ち、保護材貯留部６０、７０は、超微細構造のセンサパッケージ１０に保護材５０を注入する際のツール（保護材射出ノズル５１）のニゲとなるのである。
【００４１】
その結果、射出された保護材５０はまず、保護材貯留部６０、７０を伝ってセンサチップ４０の側面を覆いながら、保護材貯留部６０、７０に連なってセンサチップ４０の周囲を回り込むように充填されていく。保護材貯留部６０、７０とセンサチップ４０の周囲の空間は、センサチップ載置部２１と同一平面で繋がっているので、センサチップ４０の上面よりも低い位置から射出される保護材５０は、平面方向に広がりセンサチップ４０の周囲を取り囲むことができ角部に対して表面張力などの作用が働きにくい。
【００４２】
保護材貯留部６０、７０から保護材貯留部６０を始点として保護材５０を注入した後、保護材貯留部７０を始点として保護材５０を注入すると、より均一な充填が可能になる。保護材貯留部６０を始点として注入する保護材５０の量は、保護材貯留部７０を始点として注入する保護材５０の量と同程度であるほうが均一充填の観点で好ましい。保護材貯留部６０を始点とする保護材５０の注入と、保護材貯留部７０を始点とする保護材５０の注入とを同程度の保護材注入量で交互に行うことにより、均一度合を高めることが可能である。
【００４３】
あるいは、保護材貯留部６０を始点として保護材５０を注入するノズルと、保護材貯留部７０を始点として保護材５０を注入するノズルの複数のノズルを用いて、保護材貯留部６０、７０の両方から同時に注入することもできる。本実施の形態のセンサパッケージの製造方法によれば、ボイドや塗布ムラの発生を抑制した状態でセンサチップの周囲全体に保護材５０を行き渡せることができる。保護材５０はセンサチップ４０側面の空間領域を満たすとその空間領域から溢れ出るように、センサチップ４０の上面を覆いながら中間段部２３上に充填されていく。このようにして、保護材５０は、センサチップ収納凹部２０の底面から順に、均一に満遍なく充填されていく。
【００４４】
また、保護材５０がセンサチップ４０の側面の空間領域を満たした後は、センサチップ上を保護するためにセンサチップ４０の上から保護材５０を滴下してもよい。また、ボンディングワイヤ４３Ａ〜４３Ｄが酸化や腐食等による劣化が起こり難い貴金属（金など）で形成されていれば、センサチップ４０及びその端子４２Ａ〜４２Ｄ、並びにボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄを覆う範囲の保護材５０の樹脂量で充填することができ、保護材５０から受けるセンサチップ４０への応力を最小限とすることが可能である。
【００４５】
また、保護材貯留部６０、７０を中間段部２３のボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄの配置部とは平面的な位置を異ならせて配置したので、保護材貯留部６０、７０に進入した保護材射出ノズル５１がボンディングワイヤ４３Ａ〜４３Ｄと干渉することはなく、保護材５０を円滑に射出することができる。
【００４６】
５．保護材の加熱硬化工程
保護材５０の射出が終了した後は、保護材５０を加熱硬化しゲル化させる。この場合、センサチップ４０とセンサチップ収納凹部２０（センサチップ載置部２１）は平面形状を略正方形とすることで、保護材５０への加熱による応力や完成後の外的負荷によるパッケージ本体３０の破損を防止し又は反り上がりを低減することができる。また、センサチップ４０をセンサチップ収納凹部２０（センサチップ載置部２１）の略中央部に配置することで、センサチップ端子４２Ａ〜４２Ｄとボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄを導通させるボンディングワイヤ４３Ａ〜４３Ｄをパッケージ内部で対称に形成でき、センサパッケージ１０の動作安定性が向上する。
【００４７】
６．センサチップ収納凹部の封止工程
最後に、パッケージ本体３０の外枠部２５に、センサチップ収納凹部２０を封止するパッケージ蓋部２６を被せる。これにより、パッケージ内部の気密性または防塵性が確保され、センサチップ端子４２Ａ〜４２Ｄ及びボンディングワイヤ４３Ａ〜４３Ｄの劣化、並びにパッケージ内部へのダスト混入を防止することができる。
【００４８】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係るセンサパッケージ１００の構成を示す平面図である。図５では、蓋部２６のない状態を示しており、パッケージ本体３０の中間段部２３のみにハッチングを施している。本発明の実施の形態１に係るセンサパッケージ１０の構成と同一の構成の説明は同一符号とし詳細説明を省略する。
【００４９】
センサパッケージ１００は、センサチップ４０の各辺に対応する位置つまり４辺に対応する位置に保護材貯留部を４つ設けている。すなわち、図５に示すように、保護材貯留部８０、９０をセンサパッケージ１０よりさらに有している。保護材貯留部８０、９０の構成は保護材貯留部６０、７０と同様であり、詳細説明を省略する。センサパッケージ１００は、保護材貯留部を４つ設けてより対称性が高いので、保護材に起因する応力の影響をより小さくできる。尚、保護材貯留部の数は、充填する保護材の量の多少に応じて適宜変更することができる。
【００５０】
次に、保護材貯留部の形状の変形例について、図６及び図７を用いて説明する。図６及び図７は、保護材貯留部の平面視形状を示す部分模式図である。上述の各実施の形態では、保護材貯留部６０の壁面６０ａは平面視略矩形であったが、図６に示すように、保護材貯留部６０の壁面６０ａが平面視円弧形状であってもよく、図７に示すように、保護材貯留部６０の壁面６０ａがパッケージ本体３０の内壁２４と接していなくてもよい。図６及び図７では保護材貯留部６０のみを図示したが、保護材貯留部７０、８０、９０の形状についても同様に変形可能である。
【００５１】
尚、上記各実施の形態では、センサチップ４０の側面と保護材貯留部６０、７０（８０、９０）の非形成領域である中間段部２３の壁面２２との空間距離ｄ、センサチップ４０の側面と保護材貯留部６０、７０（８０、９０）の形成領域である中間段部２３の壁面２２との空間距離Ｄ、保護材貯留部６０、７０（８０、９０）の平面幅ｗ、及びセンサチップ４０の平面幅Ｗの値を具体的に例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、種々変更が可能である。すなわち本発明は、小型化及び高密度化されたあらゆるセンサパッケージ及びその製造方法に適用することができる。
【００５２】
尚、上記実施の形態ではセンサチップ４０がＭＥＭＳセンサである場合を例示して説明したが、センサチップ４０は、磁気センサ、ＣＣＤ（Charged Coupled Device）センサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等のイメージセンサその他の各種の超微細センサとすることができる。
【００５３】
尚、上記実施の形態では、センサチップ４０、センサチップ収納凹部２０及びパッケージ本体３０の平面形状を略正方形の相似形状としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、センサチップとセンサチップ収納凹部の平面形状を円形又は楕円形等の相似形状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るセンサパッケージの構成を示す平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】保護材貯留部への保護材の射出を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るセンサパッケージの構成を示す平面図である。
【図６】保護材貯留部の第１変形例の平面視形状を示す部分模式図である。
【図７】保護材貯留部の第２変形例の平面視形状を示す部分模式図である。
【図８】従来のセンサパッケージの構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０、１００ センサパッケージ
１１、１２、１３ セラミックシート
２０ センサチップ収納凹部
２１ センサチップ載置部
２２ 中間段部の壁面
２３ 中間段部
２３Ａ〜２３Ｄ ボンディングパッド
２４ 外枠部の内壁
２５ 外枠部
２６ 蓋部
３０ パッケージ本体
４０ センサチップ
４１ ダイボンド樹脂
４２Ａ〜４２Ｄ センサチップ端子
４３Ａ〜４３Ｄ ボンディングワイヤ
５０ 保護材
５１ 保護材射出ノズル
５１ａ ノズル先端部
６０、７０、８０、９０ 保護材貯留部
６０ａ、７０ａ、８０ａ、９０ａ 保護材貯留部の壁面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサを収納するためのセンサパッケージ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体微細加工技術の進展によりＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）センサ等の超微細センサが開発されており、同時にこれらのセンサをパッケージングしたセンサパッケージの開発も進められている（特許文献１）。
【０００３】
図８は、従来のセンサパッケージ１の構成を示す概略断面図である。従来のセンサパッケージ１は、センサチップ収納凹部２を有するパッケージ本体３と、センサチップ収納凹部２に収納されたセンサチップ４と、センサチップ４とセンサチップ収納凹部２の隙間に充填された保護材５を有している。パッケージ本体３のセンサチップ収納凹部２は中間段部２ｂを有し、中間段部２ｂに配置されたボンディングパッド（図示せず）とセンサチップ４の端子がボンディングワイヤ（図示せず）により接続されている。
【０００４】
保護材５はセンサチップ４の一部、例えばボンディングパッドを酸化及び腐食から守るための樹脂材料であり、特許文献１の図２に示されるように、センサチップ収納凹部２に収納されたセンサチップ４の上方から滴下し、センサチップ４やボンディングパッド（図示せず）を覆って充填することが一般的であった。
【特許文献１】特開２００１−１１６６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、センサチップ及びセンサパッケージの小型化及び高密度化が進む中でセンサチップ収納凹部２の内壁とセンサチップ４の外周側面との空間距離が小さくなり、センサチップ収納凹部２に収納されたセンサチップ４の上方から保護材５を滴下しても、センサチップ収納凹部２の内壁とセンサチップ４の外周側面との間に表面張力の作用などが働き、保護材５がセンサチップ収納凹部２の内壁とセンサチップ４の外周側面との間に行き渡らずボイドや塗布ムラとなってしまうことがある。また、センサチップ４の外周側面と中間段部２ｂの壁面の空間距離ｄが特に小さくなっているので、センサチップ収納凹部２の角部２ａにはボイドなどが発生しやすい傾向がある。
【０００６】
こうした保護材５中のボイドや保護材５の塗布ムラは、樹脂硬化加熱工程における熱の影響や製品信頼性試験である熱サイクル試験での熱影響を受けパッケージ本体３の形状に歪みを与えたりする恐れがある。あるいは、センサチップ４は、パッケージ本体３が外部から晒される温度変化に応じてボイドや塗布ムラの応力を受けセンシング特性自体への影響も懸念される。
【０００７】
本発明は、上記の問題意識に基づいてなされたものであり、保護材に起因する応力の影響を小さくできるセンサパッケージ及び小型化されたパッケージの内部に保護材を均一に充填することができるセンサパッケージの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、パッケージ本体のセンサチップ収納凹部に最低限の保護材貯留部を形成し、この保護材貯留部により保護材に起因する応力の影響を小さくできるという着眼点に基づき、本発明をするに至った。また、センサチップの外周側面とセンサチップ収納凹部との空間距離を確保し、センサチップの高さより低い位置で、保護材を注入する始点としての保護材貯留部から保護材を注入することで保護材を均一に充填することができるという着眼点に基づき、本発明をするに至った。
【０００９】
即ち、本発明のセンサパッケージは、センサチップと、センサチップを収納するセンサチップ収納凹部を有するパッケージ本体と、センサチップの少なくとも一部を覆う保護材とを有し、センサチップ収納凹部の内壁には、センサチップの外周側面との距離を部分的に拡大する複数の保護材貯留部が形成されていること、この保護材貯留部のセンサチップと対向する部分の平面幅は、同センサチップの平面幅より小さいこと、及びセンサチップ外周側面と保護材貯留部に連なって保護材が充填されていることを特徴とする。
【００１０】
保護材貯留部は、センサチップ収納凹部の中心を基準として対称な位置に２箇所形成されていることが好ましい。
【００１１】
パッケージ本体のセンサチップ収納凹部は、その一態様では、外枠部と、この外枠部の内側に一段低く位置する中間段部と、この中間段部の内側に一段低く位置するセンサチップ載置部とを有し、保護材貯留部は、センサチップ載置部から中間段部に食い込んで外枠部の内壁に達している。
【００１２】
また、センサチップの端子とボンディングワイヤにより接続可能なボンディングパッドは、中間段部上面に、保護材貯留部とは平面的な位置を異ならせて配置されていることが好ましい。
【００１３】
センサチップ、センサチップ収納凹部及びパッケージ本体は、好ましい一態様では、略正方形の平面形状を有する。
【００１４】
センサチップは、センサチップ収納凹部と中心が一致し、該センサチップ外周側面とセンサチップ収納凹部の内壁とが略等距離となるように配置されていることが好ましい。
【００１５】
パッケージ本体は外枠部を有し、この外枠部に、センサチップ収納凹部を封止する蓋部を被せることが好ましい。
【００１６】
本発明のセンサパッケージの製造方法は、センサチップをパッケージ本体内のセンサチップを収納するセンサチップ収納凹部に載置するセンサチップ載置工程と、前記載置後に前記センサチップの端子と前記パッケージ本体内のボンディングパッドとをボンディングワイヤで接続する導電接続工程と、前記接続されたセンサチップの外周側面に、該センサチップの高さより低い位置で、保護材を注入する始点としての保護材貯留部から保護材を注入し、該センサチップ外周側面と保護材貯留部に連なって保護材を充填する保護材充填工程とを有することを特徴としている。
【００１７】
保護材貯留部は、その一態様では、センサチップ収納凹部の内壁に該センサチップの外周側面との距離を部分的に拡大する複数が形成されていて、この保護材貯留部のセンサチップと対向する部分の平面幅は、同センサチップの平面幅より小さく構成されており、前記保護材充填工程では、個々の保護材貯留部から保護材が別々に充填されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のセンサパッケージによれば、センサチップ収納凹部の内壁に該センサチップの外周側面との距離を部分的に拡大する保護材貯留部が複数形成されていて、この保護材貯留部のセンサチップと対向する部分の平面幅は、同センサチップの平面幅より小さく構成されており、センサチップ外周側面と保護材貯留部に連なって保護材が充填されるので、保護材に起因する応力の影響を小さくすることができる。
【００１９】
本発明のセンサパッケージの製造方法によれば、センサチップの外周側面に、該センサチップの高さより低い位置で、保護材を注入する始点としての保護材貯留部から保護材を注入し、センサチップ外周側面と保護材貯留部に連なって保護材を充填するので、小型化されたパッケージの内部に保護材を均一に充填することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るセンサパッケージ１０の構成を示す平面図である。図１では、蓋部２６のない状態を示しており、パッケージ本体３０の中間段部２３のみにハッチングを施している。図２は図１のII−II断面図である。図３は図１のIII−III断面図である。
【００２１】
図１に示すように、センサパッケージ１０は、センサチップ収納凹部２０を有するパッケージ本体３０と、センサチップ収納凹部２０に収納されたセンサチップ４０とを有するキャビティパッケージである。図１では図示を省略したが、図２又は図３に示すように、センサチップ４０とセンサチップ収納凹部２０の隙間には、センサチップ４０を少なくとも覆う保護材５０が充填されている。尚、図２及び図３共にセンサチップ４０の内部は省略している。
【００２２】
パッケージ本体３０は、エポキシ系樹脂又はセラミック等の材料からなる略正方形（例えば２.５ｍｍ四方）の平面形状を有する箱型容器である。パッケージ本体３０は、この実施形態では、センサチップ載置部（内底部）２１と、このセンサチップ載置部２１の周縁から起立する中間段部２３と、この中間段部２３の周縁から起立する外枠部２５とを有しており、この外枠部２５によりパッケージ本体３０のパッケージ収納凹部２０が囲われている。すなわち、パッケージ本体３０は、外側から順に、外枠部２５と、この外枠部２５の内壁２４に沿う一段低い中間段部２３と、この中間段部２３の内壁２２に沿う一段低いセンサチップ載置部２１を有し、これらの外枠部２５、中間段部２３及びセンサチップ載置部２１でセンサチップ収納凹部２０を区画している。
【００２３】
また、外枠部２５には、例えばガラス板やセラミック板からなる蓋部２６が被せられており、この蓋部２６によりセンサチップ収納凹部２０が封止されている。中間段部２３には、センサチップ４０の端子４２Ａ〜４２Ｄと導通を取るための４つのボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄが配置されており、これらボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄは更に、パッケージ外部に延長されたリード線（図示せず）と導通されている。このリード線を外部装置（例えば、携帯端末装置、インクジェット等）に接続することにより、センサパッケージ１０が外部装置とのインタフェースとして機能する。
【００２４】
図１及び図２に示すように、センサチップ収納凹部２０は、中間段部２３の壁面（内壁）２２とセンサチップ４０の外周側面との距離ｄが、センサチップ４０の各辺で略等距離となるように形状が設定されている。このとき、センサチップ４０の中心とセンサチップ収納凹部２０（センサチップ載置部２１）の中心とが一致する。
【００２５】
次に図１及び図３に示すように、センサチップ収納凹部２０には、中間段部２３の内壁２２に連続させて、センサチップ４０の外周側面との距離を部分的に拡大する一対の保護材貯留部６０、７０が形成されている。保護材貯留部６０、７０は、センサチップ載置部２１から中間段部２３に食い込んで（中間段部２３を除去して）パッケージ本体３０の内壁２４に達している。別言すると、保護材貯留部６０、７０は中間段部２３の壁面６０ａ、７０ａで囲まれた領域に形成され、壁面６０ａ、７０ａの形状は、両者の中間点で線対称な平面視略矩形となっている。
【００２６】
保護材貯留部６０、７０のセンサチップ４０と対向する部分の平面幅ｗは、センサチップ４０の平面幅Ｗよりも小さく設定されている。すなわち、パッケージ本体１０を平面的にみたときの保護材貯留部６０、７０の入口部の幅ｗは、センサチップ４０の平面的な幅Ｗよりも小さく設定されている。保護材貯留部６０、７０の幅ｗをセンサチップ４０の幅Ｗと同等にすると、保護材貯留部６０、７０に充填される保護材の体積（量）が他の箇所に充填される保護材の体積（量）よりも大きくなり、パッケージ自体の歪みの原因となるためである。また、中間段部２３における保護材貯留部６０、７０の非形成領域が厚肉であるので、壁面６０ａ、７０ａにかかる内圧に対して安定的であるし、保護材貯留部６０、７０の幅ｗの幅を小さくしたことから薄肉部分を最小とすることができている。
【００２７】
これら保護材貯留部６０、７０は、センサチップ収納凹部２０の中心を基準として左右対称な位置に２箇所形成されている。また、保護材貯留部６０、７０は同収容体積となっており、センサチップ収納凹部２０の中心に対して１８０度回転対称な形状をしている。このように保護材貯留部６０、７０を互いに対称な位置に形成したのでバランスがよくなり、センサパッケージ１０は保護材貯留部６０、７０に充填される保護材５０に起因する歪みに対して打ち消しあう作用が得られる。
【００２８】
図１〜図３に示すように中間段部２３の壁面２２とセンサチップ４０の外周側面との空間は保護材貯留部６０、７０と繋がっている。つまり、保護材５０は、中間段部２３の壁面２２とセンサチップ４０の外周側面との空間（保護材貯留部６０、７０の非形成領域）と、保護材貯留部６０、７０とに連なって充填されている。また、保護材貯留部６０、７０は、中間段部２３の上面のボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄとは平面的な位置を異ならせて配置されている。
【００２９】
センサチップ４０は、略正方形（例えば１ｍｍ四方）の平面形状を有する微細なセンサ素子であり、例えば、加速度センサ、圧力センサ又はジャイロセンサ等のＭＥＭＳセンサである。センサチップ４０は、センサチップ収納凹部２０のセンサチップ載置部２１にダイボンド樹脂４１により接着されている。センサチップ４０は、センサチップ収納凹部２０（センサチップ載置部２１）の内周と平面形状が相似（略正方形）している。
【００３０】
センサチップ４０の側面と保護材貯留部６０、７０の非形成領域である中間段部２３の壁面２２との空間距離ｄは例えば０.２５ｍｍ程度であり（図２）、センサチップ４０の側面と保護材貯留部６０、７０の形成領域である中間段部２３の壁面２２との空間距離Ｄは例えば０.５ｍｍ程度である（図３）。また、センサチップ４０の上面の四隅には端子４２Ａ〜４２Ｄが設けられており、これらの端子４２Ａ〜４２Ｄと中間段部２３に配置されたボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄは、ボンディングワイヤ４３Ａ〜４３Ｄによって電気的に接続されている。
【００３１】
保護材５０は、電気絶縁性の樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等）からなり、センサチップ４０とセンサチップ収納凹部２０の隙間に充填され、センサチップ４０の一部を少なくとも覆っている。センサチップ４０及びその端子４２Ａ〜４２Ｄ、ボンディングワイヤ４３Ａ〜４３Ｄ、並びにボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄは酸化や腐食等による劣化が起こり易いので、センサチップ収納凹部２０に充填された保護材５０がこれらの素子を被覆して電気信号経路を確保している。例えば、ボンディングワイヤ４３Ａ〜４３Ｄを酸化や腐食等による劣化が起こり難い貴金属（金など）で形成すれば、センサチップ４０の端子４２Ａ〜４２Ｄ、並びにボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄを保護材５０で覆っておけばよい。
【００３２】
このように、本実施の形態のセンサパッケージ１０によれば、センサチップ及びセンサパッケージが相対的に小型化及び高密度化されている場合でも保護材に起因する応力の影響を小さくできる。即ち本実施の形態のセンサパッケージ１０によれば、小型低背で信頼性の高い構造のセンサパッケージ１０が実現できる。
【００３３】
次に、図１乃至図４を参照して、本実施の形態のセンサパッケージ１０の製造方法を説明する。本実施の形態のセンサパッケージ１０は、以下の製造工程により製造される。
【００３４】
１．パッケージ本体の製造工程
まず、図１のように構成されたパッケージ本体３０を製造（あるいは用意）する。図２又は図３に示すようにセンサパッケージ１０は、例えば、セラミックパッケージであれば、セラミックス原料粉末、有機結合剤、可塑剤、溶剤などの混合スラリをシート状に形成した未焼成セラミックシートを用意する。そして図２又は３に示す順序でセラミックシート１１の上に所定形状にくりぬいたセラミックシート１２及び１３を積層し、この一体シートを焼成し個別化することでセンサパッケージ本体３０を形成する。ここで、中間段部２３となるセラミックシート１２をくりぬく形状は、収納されるセンサチップ４０の大きさを考慮し決められ、併せて保護材貯留部６０、７０の形状もくりぬいておく。セラミックシート１３の形状も外枠部２５を考慮して形成する。
【００３５】
２．センサチップの載置工程
次に、図２又は図３に示すように、パッケージ本体３０のセンサチップ収納凹部２０のセンサチップ載置部２１にダイボンド樹脂４１を塗り、センサチップ４０を載置する。ダイボンド樹脂４１を硬化させ、センサチップ収納凹部２０内にセンサチップ４０を固定する。センサチップ４０とセンサチップ収納凹部２０（センサチップ載置部２１）は平面形状が相似するので、センサチップ収納凹部２０に載置するセンサチップ４０の位置決めを簡単に行うことができる。
【００３６】
３．導電接続工程
次に、図１に示すように、固定されたセンサチップの端子４２Ａ〜４２Ｄとボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄとを、ボンディングワイヤ４３Ａ〜４３Ｄで接続する。
【００３７】
４．保護材の充填工程
そして、図４に示す保護材射出ノズル５１をパッケージ本体３０のセンサチップ収納凹部２０に進入させた状態で、保護材射出ノズル５１の先端部５１ａから保護材５０を射出する。具体的には、保護材射出ノズル５１を保護材貯留部６０、７０に進入させて、その先端部５１ａがセンサチップ４０上面よりも下になった位置から保護材５０を射出する。
【００３８】
保護材射出ノズル５１の先端部５１ａの先端径Ｎｄは例えば０.３５ｍｍ程度であり、一定の粘度を有する保護材５０を押し出す射出圧力を維持するためにはこれ以上の飛躍的な小型化は望めない。即ち、一定の粘度を有する保護材を押し出すために保護材射出ノズルの小型化には限界がある一方、センサチップ及びセンサパッケージの小型化はこれとは無関係に進んでいるので、保護材射出ノズルに対してセンサパッケージが相対的に小さくなり過ぎる事態が生じている。このように小型化されたセンサパッケージに保護材射出ノズルを用いて保護材を射出すると、ノズル先端部と中間段部が干渉（接触）して保護材の円滑な射出が妨げられてしまうおそれもある。やむを得ずセンサチップの高さよりも高い位置で保護材を射出しても、センサチップの外周側面とセンサチップ収納凹部の壁面との空間距離（クリアランス）が小さいので、粘度を有する保護材はセンサチップとセンサチップ収納凹部の壁面との間の隅々まで落ちて行かず、ボイドや塗布ムラが発生してしまう。このボイドや塗布ムラの部位には応力が集中し易く、素子としての耐久性及び動作安定性が低下してしまう。
【００３９】
そこで、本実施の形態のセンサパッケージ１０は、保護材射出ノズル５１を保護材貯留部６０、７０に進入させることにより、センサチップ４０の高さより低い位置を、保護材５０を注入する始点とすることができる（図４）。
【００４０】
つまり、センサチップ４０の外周側面からパッケージ本体３０の内壁２４までの空間距離Ｄ＞保護材射出ノズル５１の先端径Ｎｄの関係を満たし、かつセンサチップ４０の平面幅Ｗ＞保護材貯留部６０、７０のセンサチップ４０と対向する部分の平面幅ｗ＞保護材射出ノズル５１の先端径Ｎｄの関係を満たすことで、保護材射出ノズル５１がセンサチップ収納凹部２０の底面近くまで到達した状態で保護材５０を射出することができる。即ち、保護材貯留部６０、７０は、超微細構造のセンサパッケージ１０に保護材５０を注入する際のツール（保護材射出ノズル５１）のニゲとなるのである。
【００４１】
その結果、射出された保護材５０はまず、保護材貯留部６０、７０を伝ってセンサチップ４０の側面を覆いながら、保護材貯留部６０、７０に連なってセンサチップ４０の周囲を回り込むように充填されていく。保護材貯留部６０、７０とセンサチップ４０の周囲の空間は、センサチップ載置部２１と同一平面で繋がっているので、センサチップ４０の上面よりも低い位置から射出される保護材５０は、平面方向に広がりセンサチップ４０の周囲を取り囲むことができ角部に対して表面張力などの作用が働きにくい。
【００４２】
保護材貯留部６０、７０から保護材貯留部６０を始点として保護材５０を注入した後、保護材貯留部７０を始点として保護材５０を注入すると、より均一な充填が可能になる。保護材貯留部６０を始点として注入する保護材５０の量は、保護材貯留部７０を始点として注入する保護材５０の量と同程度であるほうが均一充填の観点で好ましい。保護材貯留部６０を始点とする保護材５０の注入と、保護材貯留部７０を始点とする保護材５０の注入とを同程度の保護材注入量で交互に行うことにより、均一度合を高めることが可能である。
【００４３】
あるいは、保護材貯留部６０を始点として保護材５０を注入するノズルと、保護材貯留部７０を始点として保護材５０を注入するノズルの複数のノズルを用いて、保護材貯留部６０、７０の両方から同時に注入することもできる。本実施の形態のセンサパッケージの製造方法によれば、ボイドや塗布ムラの発生を抑制した状態でセンサチップの周囲全体に保護材５０を行き渡せることができる。保護材５０はセンサチップ４０側面の空間領域を満たすとその空間領域から溢れ出るように、センサチップ４０の上面を覆いながら中間段部２３上に充填されていく。このようにして、保護材５０は、センサチップ収納凹部２０の底面から順に、均一に満遍なく充填されていく。
【００４４】
また、保護材５０がセンサチップ４０の側面の空間領域を満たした後は、センサチップ上を保護するためにセンサチップ４０の上から保護材５０を滴下してもよい。また、ボンディングワイヤ４３Ａ〜４３Ｄが酸化や腐食等による劣化が起こり難い貴金属（金など）で形成されていれば、センサチップ４０及びその端子４２Ａ〜４２Ｄ、並びにボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄを覆う範囲の保護材５０の樹脂量で充填することができ、保護材５０から受けるセンサチップ４０への応力を最小限とすることが可能である。
【００４５】
また、保護材貯留部６０、７０を中間段部２３のボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄの配置部とは平面的な位置を異ならせて配置したので、保護材貯留部６０、７０に進入した保護材射出ノズル５１がボンディングワイヤ４３Ａ〜４３Ｄと干渉することはなく、保護材５０を円滑に射出することができる。
【００４６】
５．保護材の加熱硬化工程
保護材５０の射出が終了した後は、保護材５０を加熱硬化しゲル化させる。この場合、センサチップ４０とセンサチップ収納凹部２０（センサチップ載置部２１）は平面形状を略正方形とすることで、保護材５０への加熱による応力や完成後の外的負荷によるパッケージ本体３０の破損を防止し又は反り上がりを低減することができる。また、センサチップ４０をセンサチップ収納凹部２０（センサチップ載置部２１）の略中央部に配置することで、センサチップ端子４２Ａ〜４２Ｄとボンディングパッド２３Ａ〜２３Ｄを導通させるボンディングワイヤ４３Ａ〜４３Ｄをパッケージ内部で対称に形成でき、センサパッケージ１０の動作安定性が向上する。
【００４７】
６．センサチップ収納凹部の封止工程
最後に、パッケージ本体３０の外枠部２５に、センサチップ収納凹部２０を封止するパッケージ蓋部２６を被せる。これにより、パッケージ内部の気密性または防塵性が確保され、センサチップ端子４２Ａ〜４２Ｄ及びボンディングワイヤ４３Ａ〜４３Ｄの劣化、並びにパッケージ内部へのダスト混入を防止することができる。
【００４８】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係るセンサパッケージ１００の構成を示す平面図である。図５では、蓋部２６のない状態を示しており、パッケージ本体３０の中間段部２３のみにハッチングを施している。本発明の実施の形態１に係るセンサパッケージ１０の構成と同一の構成の説明は同一符号とし詳細説明を省略する。
【００４９】
センサパッケージ１００は、センサチップ４０の各辺に対応する位置つまり４辺に対応する位置に保護材貯留部を４つ設けている。すなわち、図５に示すように、保護材貯留部８０、９０をセンサパッケージ１０よりさらに有している。保護材貯留部８０、９０の構成は保護材貯留部６０、７０と同様であり、詳細説明を省略する。センサパッケージ１００は、保護材貯留部を４つ設けてより対称性が高いので、保護材に起因する応力の影響をより小さくできる。尚、保護材貯留部の数は、充填する保護材の量の多少に応じて適宜変更することができる。
【００５０】
次に、保護材貯留部の形状の変形例について、図６及び図７を用いて説明する。図６及び図７は、保護材貯留部の平面視形状を示す部分模式図である。上述の各実施の形態では、保護材貯留部６０の壁面６０ａは平面視略矩形であったが、図６に示すように、保護材貯留部６０の壁面６０ａが平面視円弧形状であってもよく、図７に示すように、保護材貯留部６０の壁面６０ａがパッケージ本体３０の内壁２４と接していなくてもよい。図６及び図７では保護材貯留部６０のみを図示したが、保護材貯留部７０、８０、９０の形状についても同様に変形可能である。
【００５１】
尚、上記各実施の形態では、センサチップ４０の側面と保護材貯留部６０、７０（８０、９０）の非形成領域である中間段部２３の壁面２２との空間距離ｄ、センサチップ４０の側面と保護材貯留部６０、７０（８０、９０）の形成領域である中間段部２３の壁面２２との空間距離Ｄ、保護材貯留部６０、７０（８０、９０）の平面幅ｗ、及びセンサチップ４０の平面幅Ｗの値を具体的に例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、種々変更が可能である。すなわち本発明は、小型化及び高密度化されたあらゆるセンサパッケージ及びその製造方法に適用することができる。
【００５２】
尚、上記実施の形態ではセンサチップ４０がＭＥＭＳセンサである場合を例示して説明したが、センサチップ４０は、磁気センサ、ＣＣＤ（Charged Coupled Device）センサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等のイメージセンサその他の各種の超微細センサとすることができる。
【００５３】
尚、上記実施の形態では、センサチップ４０、センサチップ収納凹部２０及びパッケージ本体３０の平面形状を略正方形の相似形状としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、センサチップとセンサチップ収納凹部の平面形状を円形又は楕円形等の相似形状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るセンサパッケージの構成を示す平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】保護材貯留部への保護材の射出を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るセンサパッケージの構成を示す平面図である。
【図６】保護材貯留部の第１変形例の平面視形状を示す部分模式図である。
【図７】保護材貯留部の第２変形例の平面視形状を示す部分模式図である。
【図８】従来のセンサパッケージの構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０、１００ センサパッケージ
１１、１２、１３ セラミックシート
２０ センサチップ収納凹部
２１ センサチップ載置部
２２ 中間段部の壁面
２３ 中間段部
２３Ａ〜２３Ｄ ボンディングパッド
２４ 外枠部の内壁
２５ 外枠部
２６ 蓋部
３０ パッケージ本体
４０ センサチップ
４１ ダイボンド樹脂
４２Ａ〜４２Ｄ センサチップ端子
４３Ａ〜４３Ｄ ボンディングワイヤ
５０ 保護材
５１ 保護材射出ノズル
５１ａ ノズル先端部
６０、７０、８０、９０ 保護材貯留部
６０ａ、７０ａ、８０ａ、９０ａ 保護材貯留部の壁面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサチップと、
前記センサチップを収納するセンサチップ収納凹部を有するパッケージ本体と、
前記センサチップの少なくとも一部を覆う保護材とを有し、
前記センサチップ収納凹部の内壁には、前記センサチップの外周側面との距離を部分的に拡大する複数の保護材貯留部が形成されていること、
この保護材貯留部のセンサチップと対向する部分の平面幅は、同センサチップの平面幅より小さいこと、及び
上記センサチップ外周側面と保護材貯留部に連なって前記保護材が充填されていること、
を特徴とするセンサパッケージ。
【請求項２】
前記保護材貯留部は、前記センサチップ収納凹部の中心を基準として対称な位置に２箇所形成されている請求項１記載のセンサパッケージ。
【請求項３】
前記パッケージ本体のセンサチップ収納凹部は、外枠部と、この外枠部の内側に一段低く位置する中間段部と、この中間段部の内側に一段低く位置するセンサチップ載置部とを有し、前記保護材貯留部は、前記センサチップ載置部から前記中間段部に食い込み前記外枠部の内壁に達している請求項１または２記載のセンサパッケージ。
【請求項４】
前記センサチップの端子とボンディングワイヤにより接続可能なボンディングパッドが、前記中間段部上面に、保護材貯留部とは平面的な位置を異ならせて配置されている請求項３記載のセンサパッケージ。
【請求項５】
前記センサチップ、センサチップ収納凹部及びパッケージ本体は、略正方形の平面形状を有する請求項１乃至４のいずれか１項記載のセンサパッケージ。
【請求項６】
前記センサチップは、前記センサチップ収納凹部と中心が一致し、該センサチップ外周側面とセンサチップ収納凹部の内壁とが略等距離となるように配置されている請求項５記載のセンサパッケージ。
【請求項７】
前記パッケージ本体は外枠部を有し、該外枠部に、前記センサチップ収納凹部を封止する蓋部を被せた請求項１乃至６のいずれか１項記載のセンサパッケージ。
【請求項８】
センサチップをパッケージ本体内のセンサチップを収納するセンサチップ収納凹部に載置するセンサチップ載置工程と、
前記載置後に前記センサチップの端子と前記パッケージ本体内のボンディングパッドとをボンディングワイヤで接続する導電接続工程と、
前記接続された前記センサチップの外周側面に、該センサチップの高さより低い位置で、保護材を注入する始点としての保護材貯留部から保護材を注入し、該センサチップ外周側面と保護材貯留部に連なって保護材を充填する保護材充填工程と、
を有することを特徴とするセンサパッケージの製造方法。
【請求項９】
前記保護材貯留部は、前記センサチップ収納凹部の内壁に該センサチップの外周側面との距離を部分的に拡大する複数が形成されていて、この保護材貯留部のセンサチップと対向する部分の平面幅は、同センサチップの平面幅より小さく構成されており、前記保護材充填工程では、個々の保護材貯留部から保護材が別々に充填される請求項８記載のセンサパッケージの製造方法。
【請求項１】
センサチップと、
前記センサチップを収納するセンサチップ収納凹部を有するパッケージ本体と、
前記センサチップの少なくとも一部を覆う保護材とを有し、
前記センサチップ収納凹部の内壁には、前記センサチップの外周側面との距離を部分的に拡大する複数の保護材貯留部が形成されていること、
この保護材貯留部のセンサチップと対向する部分の平面幅は、同センサチップの平面幅より小さいこと、及び
上記センサチップ外周側面と保護材貯留部に連なって前記保護材が充填されていること、
を特徴とするセンサパッケージ。
【請求項２】
前記保護材貯留部は、前記センサチップ収納凹部の中心を基準として対称な位置に２箇所形成されている請求項１記載のセンサパッケージ。
【請求項３】
前記パッケージ本体のセンサチップ収納凹部は、外枠部と、この外枠部の内側に一段低く位置する中間段部と、この中間段部の内側に一段低く位置するセンサチップ載置部とを有し、前記保護材貯留部は、前記センサチップ載置部から前記中間段部に食い込み前記外枠部の内壁に達している請求項１または２記載のセンサパッケージ。
【請求項４】
前記センサチップの端子とボンディングワイヤにより接続可能なボンディングパッドが、前記中間段部上面に、保護材貯留部とは平面的な位置を異ならせて配置されている請求項３記載のセンサパッケージ。
【請求項５】
前記センサチップ、センサチップ収納凹部及びパッケージ本体は、略正方形の平面形状を有する請求項１乃至４のいずれか１項記載のセンサパッケージ。
【請求項６】
前記センサチップは、前記センサチップ収納凹部と中心が一致し、該センサチップ外周側面とセンサチップ収納凹部の内壁とが略等距離となるように配置されている請求項５記載のセンサパッケージ。
【請求項７】
前記パッケージ本体は外枠部を有し、該外枠部に、前記センサチップ収納凹部を封止する蓋部を被せた請求項１乃至６のいずれか１項記載のセンサパッケージ。
【請求項８】
センサチップをパッケージ本体内のセンサチップを収納するセンサチップ収納凹部に載置するセンサチップ載置工程と、
前記載置後に前記センサチップの端子と前記パッケージ本体内のボンディングパッドとをボンディングワイヤで接続する導電接続工程と、
前記接続された前記センサチップの外周側面に、該センサチップの高さより低い位置で、保護材を注入する始点としての保護材貯留部から保護材を注入し、該センサチップ外周側面と保護材貯留部に連なって保護材を充填する保護材充填工程と、
を有することを特徴とするセンサパッケージの製造方法。
【請求項９】
前記保護材貯留部は、前記センサチップ収納凹部の内壁に該センサチップの外周側面との距離を部分的に拡大する複数が形成されていて、この保護材貯留部のセンサチップと対向する部分の平面幅は、同センサチップの平面幅より小さく構成されており、前記保護材充填工程では、個々の保護材貯留部から保護材が別々に充填される請求項８記載のセンサパッケージの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１２９９５１（Ｐ２０１０−１２９９５１Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０６１３６（Ｐ２００８−３０６１３６）
【出願日】平成２０年１２月１日（２００８．１２．１）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１日（２００８．１２．１）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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