CN110073204A - 气体传感器模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气体传感器模块，该气体传感器模块即使在安装到相对于形成有气体传感器元件的半导体芯片的垂直的方向的长度较短的安装空间时，也能够容易地进与气体相关的检测。与半导体芯片(20)平行的方向(D1)的长度比与半导体芯片(20)垂直的方向(D2)的长度长的扁平的封装件(30)，包括：半导体芯片(20)被电连接于且固定于其上的基板(31)；固定于基板(31)的侧壁(32)；和固定于侧壁(32)的盖(33)。封装件(30)具有气体在半导体芯片(20)的周围流动的检测空间(S1)，在侧壁(32)和/或侧壁(32)与盖(33)之间具有与检测空间(S1)连通的多个开口部(32a)。

Description

气体传感器模块及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种气体传感器模块及其制造方法，尤其涉及一种具备集成有气体传感器元件的半导体芯片的气体传感器模块及其制造方法。
背景技术
一直以来，为了进行与气体相关的检测，提出了一种气体传感器模块的方案，该气体传感器模块为通过蚀刻工序等在半导体基板上形成立体形状的集成化器件。例如，在专利文献1(日本专利特开2014-81367号公报)中，公开了一种气体传感器模块，其具备：加热器和感应膜是由MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)结构形成的气体传感器元件；和收纳气体传感器元件的壳体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2014-81367号公报
专利文献1中记载的气体传感器模块具有如下外形：与形成有气体传感器元件的半导体芯片垂直的方向的长度比与半导体芯片平行的方向的长度短的扁平的外形。如专利文献1那样的小型化的气体传感器模块被组装在各种设备的小空间中。当组装有气体传感器模块的设备的空间与气体传感器模块的高度大致相同时，气体不易通过形成于气体传感器模块的上表面的开口部而流通。当气体不易通过开口部而流通时，不易通过气体传感器模块进行检测。
发明内容
本发明的课题在于，提供一种气体传感器模块，该气体传感器模块即使在安装到相对于形成有气体传感器元件的半导体芯片的垂直的方向的长度较短的安装空间时，也能够容易地进行与气体相关的检测。
以下，作为用于解决课题的手段，对多个方式进行说明。这些方式可以根据需要任意组合。
本发明的一个观点所涉及的气体传感器模块，具备：半导体芯片，在所述半导体芯片形成有气体传感器元件；以及扁平的封装件，所述封装件包括：半导体芯片被电连接于并固定于其上的基板；固定于基板的侧壁；以及固定于侧壁的盖，所述封装件具有气体在半导体芯片的周围流动的检测空间，所述封装件的与半导体芯片平行的方向的长度比与半导体芯片垂直的方向的长度长，封装件在侧壁和/或侧壁与盖之间，具有与检测空间连通的多个开口部。
在一个观点所涉及的气体传感器模块中，能够通过与检测空间连通的多个开口部中的一部分的开口部使气体从外部流入检测空间，且能够通过剩余的开口部使气体流出。并且，这些多个开口部例如即使收纳气体传感器模块的框体与气体传感器模块的上表面接触也不会被框体堵塞。因此，气体传感器模块即使在安装到相对于半导体芯片的垂直的方向的长度较短的框体的安装空间时，也能够容易地进行与气体相关的检测。
在上述气体传感器模块中，封装件也可以按如下方式构成：至少在侧壁与盖之间具有与检测空间连通的多个开口部，盖的厚度为0.01mm以上2mm以下。在这样构成的气体传感器模块中，通过使盖的厚度为0.01mm以上，即使将气体传感器模块安装在例如框体与盖的上表面接触的狭窄的安装空间中，也能够通过多个开口部将气体引导至检测空间。另外，通过使盖的厚度为2mm以下，例如在封装切割时粘贴切割带而能够防止异物与冷却水等一起从开口部侵入。其结果是，气体传感器模块能够实现安装在相对于半导体芯片的垂直的方向的长度较短的安装空间时的向检测空间的气体导入的可靠性和气体传感器模块的质量的提高。
本发明的其他观点所涉及的气体传感器模块，具备：半导体芯片，在所述半导体芯片形成有气体传感器元件；以及扁平的封装件，所述封装件包括：半导体芯片被电连接于并固定于其上的基板；固定于基板的侧壁；以及固定于侧壁的盖，所述封装件具有气体在半导体芯片的周围流动的检测空间，所述封装件的与半导体芯片平行的方向的长度比与半导体芯片垂直的方向的长度长，封装件在盖上具有：与检测空间连通的多个开口部；以及用于形成将气体向多个开口部加以引导的通路的突起。
在其他观点的气体传感器模块中，能够通过与检测空间连通的多个开口部中的一部分的开口部使气体从外部流入检测空间，且能够通过剩余的开口部使气体流出。并且，通过突起的存在，这些多个开口部例如即使收纳气体传感器模块的框体与气体传感器模块的上部接触，也不会被框体堵塞。因此，该气体传感器模块即使在安装到相对于半导体芯片的垂直的方向的长度较短的安装空间时，也能够容易地进行与气体相关的检测。
在其他观点的气体传感器模块中，封装件也可以按突起的高度为0.01mm以上2mm以下的方式构成。在这样构成的气体传感器模块中，通过使突起的高度为0.01mm以上，即使将气体传感器模块安装在盖的上部例如与框体接触的狭窄的安装空间中，也能够通过多个开口部将气体引导至检测空间。另外，通过使突起的高度为2mm以下，例如在封装切割时粘贴切割带而能够防止异物与冷却水等一起从开口部侵入。其结果是，气体传感器模块能够实现安装在相对于半导体芯片的垂直的方向的长度较短的安装空间时的向检测空间的气体导入的可靠性和气体传感器模块的质量的提高。
本发明的一个观点所涉及的气体传感器模块的制造方法，通过注塑成型(注射成型、喷射成型)以包围多个芯片配置空间的方式在一个集合基板或一个盖形成部件形成侧壁形成部件，所述侧壁形成部件与一个芯片配置空间对应地具有多处的凹部，通过芯片接合将形成有气体传感器元件的多个半导体芯片固定于与多个芯片配置空间对应的集合基板的多个区域，并且通过引线接合与集合基板的端子电连接，将侧壁形成部件粘接于盖、盖形成部件或集合基板而组装气体传感器模块，至少对侧壁形成部件和集合基板进行切割，从而将形成于一个集合基板的气体传感器模块分离，以使多处的凹部成为与芯片配置空间连通的开口部。
在一个观点的气体传感器模块的制造方法中，由于通过注塑成型在侧壁形成部件形成凹部，因此即使相对于半导体芯片垂直的方向的模块长度例如小于3mm，也能够容易地在侧壁形成开口部。
本发明的其他观点所涉及的气体传感器模块的制造方法，通过注塑成型在一个集合基板或一个盖形成部件形成包围多个芯片配置空间的侧壁形成部件，通过芯片接合将形成有气体传感器元件的多个半导体芯片固定于与多个芯片配置空间对应的集合基板的多个区域，并且通过引线接合与集合基板的端子电连接，以在与各个芯片配置空间对应的盖与侧壁形成部件之间形成与芯片配置空间连通的多个开口部的方式，粘接侧壁形成部件而组装多个气体传感器模块，以堵塞多个开口部的方式粘贴切割带，通过一边对切割刀片施加冷却液，一边利用切割刀片至少对侧壁形成部件和集合基板进行切割，从而将形成于一个集合基板的多个气体传感器模块分离。
在其他观点所涉及的气体传感器模块的制造方法中，由于在侧壁形成部件与盖之间形成有间隙，因此即使相对于半导体芯片垂直的方向的模块长度例如小于3mm，也能够容易地在侧壁与盖之间形成开口部。另外，通过切割带，能够防止冷却液侵入到芯片配置空间中。
发明效果
本发明的气体传感器模块即使在安装到相对于形成有气体传感器元件的半导体芯片的垂直的方向的长度较短的安装空间时，也能够容易地进行与气体相关的检测。另外，通过本发明的气体传感器模块的制造方法，能够实现这样的气体传感器模块的提供。
附图说明
图1是第一实施方式所涉及的气体传感器模块的示意性截面图。
图2是组装有第一实施方式的气体传感器模块的安装面与框体的间隔较宽的设备的示意性截面图。
图3是组装有第一实施方式的气体传感器模块的安装面与框体的间隔较窄的设备的示意性截面图。
图4是气体传感器模块内的半导体芯片的俯视图。
图5是形成于半导体芯片的气体传感器元件的俯视图。
图6是沿着图5的I-I线切断的气体传感器元件的截面图。
图7是表示半导体晶片的切割的示意性立体图。
图8是注塑成型有侧壁形成部件的集合基板的俯视图。
图9是沿着图8的II-II线切断的集合基板的截面图。
图10是表示半导体芯片被芯片接合于集合基板的状态的示意性截面图。
图11是表示引线接合的集合基板的示意性俯视图。
图12是表示引线接合的集合基板的示意性截面图。
图13是用于说明将盖固定于侧壁形成部件的组装工序的俯视图。
图14是用于说明将盖固定于侧壁形成部件的组装工序的示意性截面图。
图15是表示封装切割的示意性立体图。
图16是用于说明封装切割的集合基板的示意性截面图。
图17(a)是表示在变形例1A所涉及的制造方法中在集合基板形成有侧壁形成部件的状态的俯视图，(b)是沿着图17(a)的III-III线切断的集合基板的截面图，(c)是用于说明将盖固定于侧壁形成部件的组装工序的俯视图，(d)是用于说明封装切割的集合基板的示意性截面图。
图18(a)是表示在变形例1B所涉及的制造方法中在集合基板形成有侧壁形成部件的状态的俯视图，(b)是沿着图18(a)的IV-IV线切断的集合基板的截面图，(c)是表示半导体芯片被芯片接合于集合基板的状态的示意性俯视图，(d)是表示芯片接合的状态的示意性截面图，(e)是表示固定于侧壁形成部件的盖的俯视图，(f)是用于说明封装切割的集合基板的示意性截面图。
图19(a)是表示在变形例1C所涉及的制造方法中在集合基板形成有侧壁形成部件的状态的俯视图，(b)是沿着图19(a)的V-V线切断的集合基板的截面图，(c)是表示固定于侧壁形成部件的盖的俯视图，(d)是用于说明封装切割的集合基板的示意性截面图。
图20是第二实施方式所涉及的气体传感器模块的俯视图。
图21是沿着图20的VI-VI线切断的气体传感器模块的示意性截面图。
图22是组装有第二实施方式的气体传感器模块的安装面与框体的间隔较窄的设备的示意性截面图。
图23是表示盖固定于侧壁形成部件的状态的俯视图。
图24是表示盖和粘贴于盖的切割带的示意性截面图。
图25(a)是表示变形例2A所涉及的气体传感器模块的一个例子的俯视图，(b)是表示变形例2A所涉及的气体传感器模块的另一个例子的俯视图，(c)是表示变形例2A所涉及的气体传感器模块的又一个例子的俯视图。
图26是表示第三实施方式所涉及的气体传感器模块的俯视图。
图27是沿着图26的VII-VII线切断的气体传感器模块的示意性截面图。
图28是组装有第三实施方式的气体传感器模块的安装面与框体的间隔较窄的设备的示意性截面图。
图29是表示盖和粘贴于盖的切割带的示意性截面图。
符号说明
10、10A、10B 气体传感器模块
20 半导体芯片
30、30A、30B 封装件
30a 开口部
31 基板
32、32A 侧壁
32a 开口部
33、33A、33B 盖
33a 开口部
34 端子
40 气体传感器元件
60、65 设备
110 集合基板
120、125 侧壁形成部件
121 凹部
130 芯片配置空间
140 盖形成部件
151 切割带
S1 检测空间
具体实施方式
<第一实施方式>
利用图1至图19对本发明的第一实施方式所涉及的气体传感器模块进行说明。
(1)气体传感器模块的结构
在图1中，示意性地示出有第一实施方式所涉及的气体传感器模块10的截面形状。第一实施方式所涉及的气体传感器模块10具备半导体芯片20和封装件30。
在半导体芯片20形成有气体传感器元件40。
封装件30包括基板31、侧壁32和盖33。封装件30例如是平面形状为5mm×5mm以下的矩形，高度为3mm以下。在基板31固定有侧壁32。侧壁32向基板31的固定，例如如后所述，可以通过将侧壁32注塑成型于基板31来进行。另外，作为其他固定方法，例如有通过粘接剂将侧壁32粘接于基板31的方法。
在基板31例如通过粘接剂固定有半导体芯片20。在侧壁32固定有盖33。盖33向该侧壁32的固定可以例如通过利用粘接剂将盖33粘接于侧壁32来进行。另外，作为其他固定方法，例如有将侧壁32注塑成型于盖33的方法。
在封装件30的底部侧设置有端子34。封装件30是非引线封装。通过将该端子34与外部电路连接，进行气体传感器模块10与外部电路的电连接。端子34与半导体芯片20例如通过接合的引线29电连接。
封装件30呈如下形状：与半导体芯片20水平的方向D1的长度比与半导体芯片20垂直的方向D2的长度长的扁平的形状。封装件30在其内部具有气体在半导体芯片20的周围流动的检测空间S1。封装件30在侧壁32具有与检测空间S1连通的两个开口部32a。进而，封装件30在盖33具有与检测空间S1连通的两个开口部33a。开口部33a的大小例如是水平方向D1的长度为0.1mm～0.5mm。这些开口部32a、33a的各自的面积例如为0.001mm2～0.2mm2。
(2)气体传感器模块的使用方式
图1所示的气体传感器模块10例如在具有检测特定种类的气体传感器元件40的情况下，进行流入检测空间S1的气体中是否存在特定种类的气体的检测。组装有这样的气体传感器模块10的设备例如有气体警报器、酒精检测器、汽车、医疗设备、空调机以及各种测定器等。
在图2中，示出有组装有气体传感器模块10的设备60的截面形状。设备60包括印刷布线板61和框体62。在印刷布线板61与小型的固体器件71、72一起安装有气体传感器模块10。换言之，印刷布线板61是气体传感器模块10的安装部位的一个例子。作为小型的固体器件，例如有芯片电阻、芯片电容器、集成电路、无线模块以及MEMS器件等。固体器件71、72和气体传感器模块10向印刷布线板61的安装例如通过焊接来进行。
图2所示的设备60的印刷布线板61的安装面63与框体62的间隔IN1，即使减去气体传感器模块10距离安装面63的高度H1，也会在气体传感器模块10的盖33的上表面与框体62之间，残留有气体流动所需的足够的间隔IN2。在这样的情况下，能够通过气体传感器模块10的盖33的开口部33a和侧壁32的开口部32a将检测对象的特定种类的气体导入到检测空间S1。相对于此，在图3所示的设备65中，印刷布线板61的安装面63与框体62的间隔IN3与气体传感器模块10距离安装面63的的高度H1实质上相同。因此，虽然在设备65中盖33的开口部33a被框体62堵塞的可能性较高，但将气体传感器模块10安装于这样的设备65，也会通过侧壁32的开口部32a而构成为能够将特定种类的气体导入到检测空间S1。
(3)气体传感器模块的详细结构
在图4中，放大示出有气体传感器模块10的半导体芯片20。在后面说明的图7所示的一个半导体晶片100形成多个半导体芯片20。作为半导体晶片100，例如使用硅晶片。半导体芯片20的一边呈例如2mm以下的矩形形状。在半导体芯片20的中央部分形成有气体传感器元件40。气体传感器元件40的平面方向的长度例如为0.1mm以下。电极布线图案28从该气体传感器元件40向半导体芯片20的端部延伸。在电极布线图案28接合有引线29。半导体芯片20的电极布线图案28与端子34通过该引线29电连接。
在图5中，放大示出有气体传感器元件40的部分，在图6中，示出有图5的I-I线截面。在由硅构成的基底21上，在基底21的表面形成有具有开口部的空洞部21a。空洞部21a例如通过对半导体晶片100进行蚀刻而形成。在基底21的表面形成有氧化膜22。在基底21由硅构成的情况下，氧化膜22为硅氧化膜。在氧化膜22上形成有绝缘膜23。在绝缘膜23上形成有加热电极24。通过对加热电极24通电，能够对气体感应体27进行加热。为了加热气体感应体27，对图5的加热电极24a、24b施加直流电压。在加热电极24上形成有绝缘膜25。在该绝缘膜25上形成传感器电极26a、26b和气体感应体27，传感器电极26a、26b通过气体感应体27电连接。通过将气体感应体27暴露于特定种类的气体中，气体感应体27的电阻值发生变化，传感器电极26a、26b间的电阻值发生变化。另外，传感器电极26a、26b包含在图6所示的传感器电极26中。
(4)气体传感器模块的制造方法
关于第一实施方式所涉及的气体传感器模块10的制造方法，利用图7至图16进行说明。在图7所示的半导体晶片100形成有多个图4所示的半导体芯片20。半导体晶片100粘贴于切割带101。在粘贴于切割带101的状态下，通过用刀片102切割半导体晶片100，从而从半导体晶片100切出多个半导体芯片20。
另外，在准备多个半导体芯片20的同时，在图8和图9所示的集合基板110形成侧壁形成部件120。图9是沿着图8的II-II线切断的截面图。在集合基板110，例如可以使用将环氧树脂渗入玻璃布中并固化处理得到的FR4(Flame Retardant Type4)或将聚酰亚胺树脂或改性聚酰亚胺树脂渗入玻璃布中并固化处理得到的GPY作为主材。侧壁形成部件120例如通过注塑成型与集合基板110一体地形成。侧壁形成部件120例如可以使用环氧系树脂(加入填料)、液晶聚合物、酚醛树脂或聚酯。形成有由侧壁形成部件120包围的多个芯片配置空间130。在侧壁形成部件120，相对于各个芯片配置空间130形成有两处的凹部121。另外，在本说明书中，到达集合基板110的也称为凹部。如图10所示，对多个芯片配置空间130的每一个分配一个或规定个数的半导体芯片20，多个半导体芯片20芯片接合于集合基板110。安装半导体芯片20的位置例如是如图11所示气体感应体27配置在连接凹部121的直线LN1上的位置。
如图11和图12所示，通过半导体芯片20的引线接合，引线29与集合基板110的端子34和半导体芯片20连接。因此，端子34的一部分相对于集合基板110的芯片配置空间130露出。
如图13和图14所示，将多个盖33粘接于侧壁形成部件120而组装气体传感器模块10。多个芯片配置空间130被盖33覆盖而成为气体传感器模块10的检测空间S1。在各个盖33形成有两个开口部33a。在连接两个开口部33a的直线LN2的下方，配置有气体感应体27。彼此相邻的盖33通过涂布在侧壁形成部件120的上表面的粘接剂粘接，以便能够在它们之间形成间隙。在向侧壁形成部件120的上表面涂布粘接剂时，以不会用粘接剂堵塞凹部121的方式进行涂布。例如，通过丝网印刷，避开凹部121的部分，仅向侧壁形成部件120的上表面涂布粘接剂。这样，用各个盖33覆盖各个芯片配置空间130而组装气体传感器模块10。盖33可以使用例如金属、陶瓷或玻璃。作为用于盖33的金属，例如有科瓦合金(科瓦铁镍钴合金、Kovar)、不锈钢以及镍。
在将盖33粘接于侧壁形成部件120之后，如图15和图16所示，将盖33粘贴于切割带151。然后，通过使用了刀片152的封装切割，将形成于一个集合基板110的气体传感器模块10分离。图16的箭头Ar1的部位是被切断的部位。此时，端子34也被刀片152切断。另外，在此，对利用刀片152切断端子34的情况进行了说明，但也可以采用从开始就在每个气体传感器模块10上分离地形成端子34而不利用刀片152切断端子34的制造方法。在该封装切割中，以使两处的凹部121成为与芯片配置空间130连通的开口部32a的方式，利用刀片152将侧壁形成部件120和集合基板110连同切割带151一起进行切割。刀片152沿着侧壁形成部件120延伸的方向切断侧壁形成部件120的中央部。在切割时，在刀片152上挂有冷却水。然而，由于在切割时成为底的盖33的开口部33a被切割带151堵塞，因此冷却水不易进入芯片配置空间130中。在切割后，进行气体传感器模块10的干燥。
(5)变形例
(5-1)变形例1A
在上述第一实施方式的气体传感器模块10的制造方法中，设置于侧壁形成部件120的凹部121到达集合基板110。但是，凹部121的深度也可以如图17(a)和图17(b)所示那样较浅地形成。图17(b)中示出有沿着图17(a)的III-III线切断的集合基板110的截面。在变形例1A中说明的气体传感器模块10，如图17(c)所示，在芯片接合和引线接合之后，将盖33粘接于侧壁形成部件120，然后，如图17(d)所示，通过封装切割得到。由于凹部121的深度较浅，因此侧壁32的开口部32a配置在比基板31更靠上的位置。另外，对与第一实施方式相同的部位标注相同的符号。
(5-2)变形例1B
在上述第一实施方式以及变形例1A的气体传感器模块10的制造方法中，对在集合基板110形成侧壁形成部件120的情况进行了说明。但是，侧壁形成部件120也可以例如如图18(a)和图18(b)所示，在盖形成部件140形成侧壁形成部件120。图18(b)中示出有沿着图18(a)的IV-IV线切断的盖形成部件140的截面。侧壁形成部件120例如通过嵌入模具成型与盖形成部件140一体成型。在侧壁形成部件120，在各个芯片配置空间130形成有两个凹部121。另外，在盖形成部件140，相对于各个芯片配置空间130形成有两个开口部33a。如图18(c)和图18(d)所示，半导体芯片20通过芯片接合和引线接合而安装于集合基板110。接着，如图18(e)和图18(f)所示，在芯片配置空间130中配置半导体芯片20，将盖形成部件140和侧壁形成部件120粘接于集合基板110。此时的粘接剂的涂布也与第一实施方式的气体传感器模块10的制造方法同样地，以使粘接剂不进入凹部121的方式进行。盖形成部件140覆盖于集合基板110以使得气体感应体27配置于通过开口部33a和凹部121的直线LN2的下方的情况与变形例1A相同。如图18(f)所示，在变形例1B的情况下，在封装切割时，在第一实施方式中不仅集合基板110和侧壁形成部件120是利用刀片152切断的，盖形成部件140也是利用刀片152切断的。
(5-3)变形例1C
如第一实施方式与变形例1A的气体传感器模块10的关系那样，也可以比变形例1B的气体传感器模块10浅地形成凹部121。在图19(a)和图19(b)中，示出有比图18(a)和图18(b)所示的凹部121更浅的凹部121。在图19(b)中，示出有沿着图19(a)的V-V线切断的盖形成部件140的截面。在变形例1C的气体传感器模块10中，如图19(c)和图19(d)所示，以侧壁32的开口部32a到达基板31但不到达盖33的方式形成。
(5-4)变形例1D
在第一实施方式的气体传感器模块10中，不仅在侧壁32形成有开口部33a，而且在盖33也形成有开口部33a，但本发明的气体传感器模块也可以采用仅在侧壁32形成有开口部32a的结构。
(5-5)变形例1E
在上述第一实施方式中，对通过气体感应体27检测特定种类的气体的气体传感器模块10进行了说明，但本发明的气体传感器模块并不限于检测特定种类的气体。本发明也可以适用于例如气体传感器元件40检测气体的流量的气体传感器模块。
(5-6)变形例1F
在上述第一实施方式中，对将多个盖33粘接于侧壁形成部件120的方式进行了说明，但例如，也可以使用一个覆盖图18(a)或图19(a)所示的多个芯片配置空间130的大小的盖形成部件140(未注塑成型有侧壁形成部件120的盖形成部件140)，以代替粘接多个盖33。
(5-7)变形例1G
在上述第一实施方式以及各个变形例中，使凹部121的深度相同，但也可以通过改变凹部121的深度而使多个形成于气体传感器模块10的侧壁32的开口部32a的高度互不相同。通过使开口部32a的高度不同，利用因气体感应体27的加热而产生的上升气流，主要从较高的开口部32a排出气体，主要从较低的开口部32a吸入气体，从而能够更换气体。
<第二实施方式>
利用图20至图25对本发明的第二实施方式所涉及的气体传感器模块进行说明。
(6)气体传感器模块的结构
在图20中示意性地示出有第二实施方式所涉及的气体传感器模块10A的平面形状，在图21中，示意性地示出有沿着图20的VI-VI线切断而得到的端面的形状。第二实施方式所涉及的气体传感器模块10A具备半导体芯片20和封装件30A。
在第二实施方式所涉及的气体传感器模块10A的半导体芯片20，与第一实施方式所涉及的气体传感器模块10同样地形成有气体传感器元件40。
封装件30A包括基板31、侧壁32A和盖33A。在基板31固定有侧壁32A。第一实施方式的侧壁32与第二实施方式的侧壁32A不同之处在于，在侧壁32A未形成如侧壁32那样的开口部32a。另外，在第二实施方式的盖33A也未形成在第一实施方式的盖33形成的开口部33a。在盖33A上，在两处形成有凹陷部33b。盖33A通过具有在粘接于侧壁32A时比侧壁32A更进入内侧的部分，从而在与侧壁32A之间形成开口部30a。在图20和图21所示的气体传感器模块10A中，进入该内侧的部分是凹陷部33b。
第二实施方式中的侧壁32A向基板31的固定和盖33A向侧壁32A的固定，与第一实施方式的侧壁32向基板31的固定和盖33向侧壁32的固定同样地进行。另外，半导体芯片20与端子34的连接也通过接合的引线29进行。
封装件30A也与封装件30同样地，呈如下形状：与半导体芯片20水平的方向D1的长度比与半导体芯片20垂直的方向D2的长度长的扁平的形状。并且，为了向封装件30A的内部的检测空间S1并且向半导体芯片20的周围导入气体，气体传感器模块10A的两个开口部30a以连接封装件30A的外部与检测空间S1的方式分别连通。
(7)气体传感器模块的使用方式
在图22中，示出有组装有气体传感器模块10A的设备65的截面形状。图22所示的设备65的印刷布线板61的安装面63与框体62的间隔IN4与气体传感器模块10A距离安装面63的高度H1实质上相等。但是，从印刷布线板61的安装面63到侧壁32A的上表面32u的高度H2小于气体传感器模块10A的高度H1。即，H1>H2。通过这些高度之差(H1-H2)，在框体62与侧壁32A的上表面32u之间形成间隙G1，确保了气体的流动通路。由于即使印刷布线板61的安装面63与框体62的间隔IN4与气体传感器模块10A距离安装面63的高度H1实质上相同，也存在作为气体的通路的间隙G1，因此能够通过开口部30a从外部向检测空间S1导入气体。该开口部30a的大小例如是，水平方向D1的一边的长度比气体传感器模块10A的一边的长度短，另一边的长度为0.1mm～0.4mm。这些开口部30a的各自的面积例如为0.01mm2～2mm2。
为了确保用于通过开口部30a从外部向检测空间S1导入气体的间隙G1，优选侧壁32A的上表面32u与盖33A的上表面33u(参照图21)的台阶差大，例如优选为0.01mm以上。另外，为了确保良好的通气性，优选侧壁32A与盖33A的台阶差为0.025mm以上。在第二实施方式中，侧壁32A与盖33A的台阶差实质上与盖33A的厚度相等。
(8)气体传感器模块的制造方法
利用图23和图24对第二实施方式所涉及的气体传感器模块10A的制造方法进行说明。由于直到图23所示的将盖33A粘接于侧壁形成部件125的工序都与第一实施方式的气体传感器模块10同样地进行，因此对下一个封装切割的工序进行说明。另外，侧壁形成部件125可以使用与侧壁形成部件120相同的材料，盖33A可以使用与盖33相同的材料。
在封装切割中，在利用刀片152(参照图15)切断之前，如图24所示，将切割带151粘贴于盖33A和侧壁形成部件125。为了用切割带151堵塞开口部30a，优选侧壁形成部件125(侧壁32A)与盖33A的台阶差较小，例如优选为2mm以下。进而，为了堵塞开口部30a且不易剥离，优选为0.5mm以下。
在该封装切割中，利用刀片152将侧壁形成部件125和集合基板110连同切割带151一起进行切割。刀片152沿着侧壁形成部件125延伸的方向切断侧壁形成部件125的中央部。在切割时，在刀片152上挂有冷却水。然而，由于在切割时成为底的盖33A的开口部33a被切割带151堵塞，因此能够防止冷却水进入芯片配置空间130中。在切割后，进行气体传感器模块10A的干燥。
(9)变形例
(9-1)变形例2A
在上述第二实施方式中，对通过凹陷部33b形成开口部30a的情况进行了说明，但也可以通过凹陷部33b以外的形状形成开口部30a。如图25(a)所示，例如也可以通过使盖33A的宽度W1小于芯片配置空间130的宽度W2而形成开口部30a。另外，如图25(b)所示，例如也可以通过在盖33A的四角设置缺口部33c而在盖33A的四角形成开口部30a。进而，如图25(c)所示，也可以通过使图25(b)所示的盖33A旋转45度而与侧壁32A重叠来形成开口部30a。
(9-2)变形例2B
在上述第二实施方式和变形例2A中，在侧壁32A未形成开口部，但在第二实施方式和变形例2A的气体传感器模块10A中，也可以与第一实施方式同样地在侧壁形成部件125形成凹部，在侧壁32A形成开口部。
(9-3)变形例2C
在上述第二实施方式和变形例2A、2B中，在盖33A未形成开口部，但对于第二实施方式和变形例2A、2B的气体传感器模块10A，也可以进一步在盖33A形成与第一实施方式中说明的开口部33a相同的开口部。
(9-4)变形例2D
在上述第二实施方式的气体传感器模块10A的制造方法中，示出有将多个盖33A粘接于侧壁形成部件125的情况。但是，第二实施方式的气体传感器模块10A的制造方法除了逐个地粘接多个盖33A以外，也可以如变形例1B、1C中说明的那样，通过在一个盖形成部件形成多个开口部，开口部以与侧壁形成部件125重叠的方式配置并利用刀片进行切断，从而形成开口部30a。
(9-5)变形例2E
在上述第二实施方式中，对通过气体感应体27检测特定种类的气体的气体传感器模块10A进行了说明，但本发明的气体传感器模块不限于检测特定种类的气体。本发明可以适用于例如气体传感器元件40检测气体的流量的气体传感器模块。
<第三实施方式>
利用图26至图29对本发明的第三实施方式所涉及的气体传感器模块进行说明。
(10)气体传感器模块的结构
在图26中示意性地示出有第三实施方式所涉及的气体传感器模块10B的平面形状，在图27中，示意性地示出有沿着图26的VII-VII线切断的截面形状。第三实施方式所涉及的气体传感器模块10B具备半导体芯片20和封装件30B。
在第三实施方式所涉及的气体传感器模块10B的半导体芯片20，与第一实施方式所涉及的气体传感器模块10同样地形成有气体传感器元件40。
封装件30B包括基板31、侧壁32A和盖33B。在基板31固定有侧壁32A。第三实施方式的侧壁32A与第二实施方式的侧壁32A相同。在第三实施方式的盖33B形成有三个开口部33a。进而，在盖33B，在其上表面的四个角部分别形成有一个突起33d。另外，盖33B可以使用与盖33相同的材料。
第三实施方式中的侧壁32A向基板31的固定和盖33B向侧壁32A的固定，与第一实施方式的侧壁32向基板31的固定和盖33向侧壁32的固定同样地进行。另外，半导体芯片20与端子34的连接也通过接合的引线29进行。
封装件30B也与封装件30同样地，呈如下形状：与半导体芯片20水平的方向D1的长度比与半导体芯片20垂直的方向D2的长度长的扁平的形状。
(11)气体传感器模块的使用方式
在图28中，示出有组装有气体传感器模块10B的设备65的截面形状。图28所示的设备65的印刷布线板61的安装面63与框体62的间隔IN5与气体传感器模块10B距离安装面63的高度H3实质上相等。但是，从印刷布线板61的安装面63到盖33B的上表面33u(参照图27)的高度H4小于气体传感器模块10B的高度H3。即，H3>H4。通过这些高度之差(H3-H4)，在框体62与侧壁32A的上表面33u(参照图27)之间形成间隙G2，确保了气体流动的通路。由于即使印刷布线板61的安装面63与框体62的间隔IN5与气体传感器模块10B距离安装面63的高度H3实质上相同，也存在作为气体的通路的间隙G2，因此能够通过开口部33a从外部向检测空间S1导入气体。这些开口部33a的各自的面积例如为0.01mm2～0.2mm2。
为了确保作为用于通过开口部33a从外部向检测空间S1导入气体的通路的间隙G2，优选突起33d较高，例如优选为0.01mm以上。另外，为了确保良好的通气性，突起33d的高度优选为0.025mm以上。
(12)气体传感器模块的制造方法
利用图29对第三实施方式所涉及的气体传感器模块10B的制造方法进行说明。由于直到图29所示的将盖33B粘接于侧壁形成部件125的工序都与第一实施方式的气体传感器模块10同样地进行，因此对下一个封装切割的工序进行说明。在封装切割中，在利用刀片152(参照图15)切断之前，将切割带151粘贴于盖33B。为了用切割带151堵塞开口部30a，优选突起33d较低，例如优选为2mm以下。进而，为了堵塞开口部30a且不易剥离，优选突起33d的高度为0.5mm以下。
在该封装切割中，利用刀片152将侧壁形成部件125和集合基板110连同切割带151一起进行切割。刀片152沿着侧壁形成部件125延伸的方向切断侧壁形成部件125的中央部。在切割时，在刀片152上挂有冷却水。然而，由于在切割时成为底的盖33B的开口部33a被切割带151堵塞，因此能够防止冷却水进入芯片配置空间130中。在切割后，进行气体传感器模块10B的干燥。
(13)变形例
(13-1)变形例3A
在上述第三实施方式中，在侧壁32A未形成开口部，但在第三实施方式的气体传感器模块10B中，也可以与第一实施方式同样地在侧壁形成部件125形成凹部，在气体传感器模块10B的侧壁形成开口部。
另外，也可以不在盖33B形成开口部，而是在侧壁32A形成如第一实施方式中说明的开口部，以代替形成盖33B的开口部33a。在这样形成的气体传感器模块10B中，即使周围被电气部件等包围，也容易通过由突起33d形成的间隙G2向侧壁的开口部引导气体。
(13-2)变形例3B
在上述第三实施方式中，在侧壁32A与盖33B之间未形成开口部，但对于第三实施方式和变形例3A的气体传感器模块10B，也可以进一步形成如第二实施方式中说明的侧壁23A与盖33B之间的开口部。
另外，也可以不在盖33B形成开口部，而是形成如第二实施方式中说明的侧壁32A与盖33B之间的开口部，以代替形成盖33B的开口部33a。在这种情况下，由于除了盖33B的厚度之外还通过突起33d的高度来确保气体的通道，因此与第二实施方式的气体传感器模块10A相比，更容易引导气体。
(13-3)变形例3C
对于上述第三实施方式的具有突起33d的气体传感器模块10B，也可以按如下方式构成：进一步形成第一实施方式中说明的开口部32a和第二实施方式中说明的开口部30a这两者。
(13-4)变形例3D
在上述第三实施方式中，对通过气体感应体27检测特定种类的气体的气体传感器模块10B进行了说明，但本发明的气体传感器模块不限于检测特定种类的气体。本发明可以适用于例如气体传感器元件40检测气体的流量的气体传感器模块。
(14)特征
(14-1)
第一实施方式的气体传感器模块10的封装件30和变形例3A的气体传感器模块10B的封装件30B在侧壁32具有与检测空间S1连通的多个开口部32a。另外，第二实施方式中说明的气体传感器模块10A的封装件30A和变形例3B中说明的气体传感器模块10B的封装件30B，在侧壁32A与盖33A之间，具有与检测空间S1连通的多个开口部30a。进而，变形例2B中说明的气体传感器模块10A的封装件30A和变形例3C中说明的气体传感器模块10B的封装件30B，在侧壁32以及侧壁32A与盖33A之间，具有与检测空间S1连通的多个开口部32a、30a。
能够通过与检测空间S1连通的多个开口部30a、32a中的一部分的开口部30a、32a使气体从外部流入检测空间S1，且能够通过剩余的开口部30a、32a使气体流出。并且，即使框体62与气体传感器模块10、10A、10B的上表面接触，这些多个开口部30a、32a也不会被框体62堵塞。因此，即使在安装在相对于半导体芯片20的垂直的方向的长度较短的安装空间时，上述的气体传感器模块10、10A、10B也能够容易地进行与气体相关的检测。
(14-2)
如在第二实施方式、变形例2B、变形例3B以及变形例3C中说明的那样，在至少侧壁32A与盖33A、33B之间具有与检测空间S1连通的多个开口部30a的气体传感器模块10A、10B中，盖33A、33B的厚度优选为0.01mm以上2mm以下。通过使盖33A、33B的厚度为0.01mm以上，即使将气体传感器模块10A、10B安装在框体62与盖33A、33B的上表面接触的狭窄的安装空间中，也能够通过多个开口部30a将气体引导至检测空间S1。另外，通过使盖33A、33B的厚度为2mm以下，在封装切割时粘贴切割带151而能够防止异物从开口部30a与冷却水等一起侵入。其结果是，气体传感器模块10A、10B能够实现安装到相对于半导体芯片20的垂直的长度较短的安装空间时的向检测空间S1的气体导入的可靠性和质量的提高。
(14-3)
第三实施方式以及变形例3A～3C的气体传感器模块10B的封装件30B，在盖33B具有：与检测空间S1连通的多个开口部33a；和用于形成将气体向多个开口部33a引导的通路的突起33d。
能够通过与检测空间S1连通的多个开口部33a中的一部分的开口部33a使气体从外部流入检测空间S1，且能够通过剩余的开口部33a使气体流出。并且，由于突起33d的存在，即使框体62与气体传感器模块10B的上部接触，这些多个开口部33a也不会被框体62堵塞。因此，即使在安装到相对于半导体芯片20的垂直的方向的长度较短的安装空间时，上述气体传感器模块10B也能够容易地进行与气体相关的检测。
(14-4)
如在第三实施方式、变形例3A～3C中说明的那样，在与盖33B之间具有与检测空间S1连通的多个开口部33a的气体传感器模块10B中，形成于盖33B的上表面的突起33d的高度优选为0.01mm以上2mm以下。通过使突起33d的高度为0.01mm以上，即使将气体传感器模块10B安装在框体62与盖33B的上部接触的狭窄的安装空间中，也能够通过多个开口部33a将气体引导至检测空间S1。另外，通过使突起33d的高度为2mm以下，在封装切割时粘贴切割带而能够防止异物从开口部30a与冷却水等一起侵入。其结果是，气体传感器模块10A、10B能够实现安装到相对于半导体芯片20的垂直的长度较短的安装空间时的向检测空间S1的气体导入的可靠性和质量的提高。
(14-5)
在第一实施方式所涉及的气体传感器模块10的制造方法中，如利用图8和图9或图17(a)和图17(b)说明的那样，在一个集合基板110以包围多个芯片配置空间130的方式通过注塑成型而形成侧壁形成部件120，该侧壁形成部件120与一个芯片配置空间130对应地具有多处的凹部121。如利用图11和图12说明的那样，通过芯片接合将形成有气体传感器元件40的多个半导体芯片20固定在与多个芯片配置空间130对应的集合基板110的多个区域，并且通过引线接合利用引线29与集合基板110的端子34电连接。如利用图13和图14或图17(c)和图17(d)说明的那样，将盖33粘接于侧壁形成部件120并用盖33覆盖多个芯片配置空间130而组装气体传感器模块10。然后，通过以使多处的凹部121成为与芯片配置空间130连通的开口部32a的方式，至少对侧壁形成部件120和集合基板110进行切割，从而将形成于一个集合基板110的气体传感器模块10分离。
或者，在第一实施方式的变形例1B、1C所涉及的气体传感器模块10的制造方法中，如利用图18(a)和图18(b)或者图19(a)和图19(b)说明的那样，通过注塑成型而形成一个盖形成部件140，该盖形成部件140以侧壁形成部件120包围多个芯片配置空间130的方式配置，该侧壁形成部件120与一个芯片配置空间130对应地具有多处的凹部121。如利用图18(c)和图18(d)说明的那样，通过芯片接合将形成有气体传感器元件40的多个半导体芯片20固定在与多个芯片配置空间130对应的集合基板110的多个区域，并且通过引线接合利用引线29与集合基板110的端子34电连接。如利用图18(e)和图18(f)或图19(c)和图19(d)说明的那样，将侧壁形成部件120粘接于集合基板110而组装多个气体传感器模块10。然后，通过以使多处的凹部121成为与芯片配置空间130连通的开口部32a的方式，对集合基板110、侧壁形成部件120以及盖形成部件140进行切割，从而将形成于一个集合基板110的气体传感器模块10分离。
另外，作为冷却液也可以使用水以外的液体。
在这样的第一实施方式或变形例1B、1C所涉及的气体传感器模块10的制造方法中，由于通过注塑成型在侧壁形成部件120形成凹部121，因此即使气体传感器模块10的相对于半导体芯片20垂直的方向的长度例如小于3mm，也能够容易地在侧壁32形成开口部32a。
(14-6)
在上述第二实施方式和变形例2B～2D所涉及的气体传感器模块10A的制造方法中，如图8和图9、图17(a)和图17(b)、图18(a)和图18(b)、或者图19(a)和图19(b)说明的那样，通过注塑成型在一个集合基板110或一个盖形成部件140形成包围多个芯片配置空间130的侧壁形成部件120。如利用图11和图12或者图18(c)和图18(d)说明的那样，通过芯片接合将形成有气体传感器元件40的多个半导体芯片20固定在与多个芯片配置空间130对应的集合基板110的多个区域，并且通过引线接合利用引线29与集合基板110的端子34电连接。
如图23和图24所示，以在与各个芯片配置空间130对应的盖33A与侧壁形成部件125之间，形成与芯片配置空间130连通的多个开口部30a的方式粘接侧壁形成部件125而组装多个气体传感器模块10A，以堵塞多个开口部30a的方式粘贴切割带151。在将侧壁形成部件125形成于集合基板110的情况下，通过一边对切割刀片152施加冷却液，一边利用切割刀片152对侧壁形成部件125和集合基板110进行切割，另外，在将侧壁形成部件125形成于盖形成部件140的情况下，通过一边对切割刀片152施加冷却液，一边利用切割刀片152对集合基板110、侧壁形成部件125以及盖形成部件140进行切割，从而将形成于一个集合基板110的多个气体传感器模块10A分离。
另外，作为冷却液也可以使用水以外的液体。
在这样的第二实施方式所涉及的气体传感器模块10A的制造方法中，由于在侧壁形成部件125与盖33A之间形成间隙，因此即使气体传感器模块10的相对于半导体芯片20垂直的方向的长度例如小于3mm，也能够容易地在侧壁32A与盖33A之间形成开口部30a。
另外，通过切割带151，能够防止冷却液侵入到芯片配置空间130中。

Claims (6)

1.一种气体传感器模块，其特征在于，具备：
半导体芯片，在所述半导体芯片形成有气体传感器元件；以及
扁平的封装件，所述封装件包括：所述半导体芯片被电连接于并固定于其上的基板；固定于所述基板的侧壁；以及固定于所述侧壁的盖，所述封装件具有气体在所述半导体芯片的周围流动的检测空间，所述封装件的与所述半导体芯片平行的方向的长度比与所述半导体芯片垂直的方向的长度长，
所述封装件在所述侧壁和/或所述侧壁与所述盖之间，具有与所述检测空间连通的多个开口部。
2.根据权利要求1所述的气体传感器模块，其特征在于，
所述封装件至少在所述侧壁与所述盖之间具有与所述检测空间连通的多个开口部，所述盖的厚度为0.01mm以上2mm以下。
3.一种气体传感器模块，其特征在于，具备：
半导体芯片，在所述半导体芯片形成有气体传感器元件；以及
扁平的封装件，所述封装件包括：所述半导体芯片被电连接于并固定于其上的基板；固定于所述基板的侧壁；以及固定于所述侧壁的盖，所述封装件具有气体在所述半导体芯片的周围流动的检测空间，所述封装件的与所述半导体芯片平行的方向的长度比与所述半导体芯片垂直的方向的长度长，
所述封装件在所述盖具有：与所述检测空间连通的多个开口部；以及用于形成将气体向多个所述开口部引导的通路的突起。
4.根据权利要求3所述的气体传感器模块，其特征在于，
所述封装件的所述突起的高度为0.01mm以上2mm以下。
5.一种气体传感器模块的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过注塑成型以包围多个芯片配置空间的方式在一个集合基板或一个盖形成部件形成侧壁形成部件，所述侧壁形成部件与一个所述芯片配置空间对应地具有多处的凹部；
通过芯片接合将形成有气体传感器元件的多个半导体芯片固定于与多个所述芯片配置空间对应的所述集合基板的多个区域，并且通过引线接合与所述集合基板的端子电连接；
将所述侧壁形成部件粘接于盖、所述盖形成部件或所述集合基板而组装气体传感器模块；以及
通过至少对所述侧壁形成部件和所述集合基板进行切割以使得所述多处的凹部成为与所述芯片配置空间连通的开口部，将形成于一个所述集合基板的所述气体传感器模块分离。
6.一种气体传感器模块的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过注塑成型在一个集合基板或一个盖形成部件形成包围多个芯片配置空间的侧壁形成部件；
通过芯片接合将形成有气体传感器元件的多个半导体芯片固定于与多个所述芯片配置空间对应的所述集合基板的多个区域，并且通过引线接合与所述集合基板的端子电连接；
以在与各个所述芯片配置空间对应的盖与所述侧壁形成部件之间形成与所述芯片配置空间连通的多个开口部的方式，粘接所述侧壁形成部件而组装多个气体传感器模块；
以堵塞多个所述开口部的方式粘贴切割带；以及
通过一边对切割刀片施加冷却液，一边利用所述切割刀片至少对所述侧壁形成部件和所述集合基板进行切割，将形成于一个所述集合基板的多个所述气体传感器模块分离。
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