DE112013004203T5

DE112013004203T5 - Sensoreinheit und Verfahren zu deren Fertigung

Info

Publication number: DE112013004203T5
Application number: DE112013004203.7T
Authority: DE
Inventors: Koutarou Andou; Takashige SAITO
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2015-06-25
Also published as: JP5708688B2; WO2014034021A1; JP2014062885A

Abstract

Eine Sensoreinheit weist einen Sensorchip (10) und ein Formharz (50) zur Versiegelung des Sensorchips auf. Der Sensorchip weist eine Oberfläche (11) auf, die mit einer feuchtigkeitsempfindlichen Schicht (13) für eine Detektion versehen ist. Eine Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht liegt über eine Öffnung (51) des Formharzes frei. Die feuchtigkeitsempfindliche Schicht weist einen Abstandshalter (14, 15) zur Aufrechterhaltung einer Schichtdicke der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht durch Standhalten einer in einer Richtung der Schichtdicke aufgebrachten Anpresskraft auf.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf der am 27. August 2012 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-186671 und der am 13. März 2013 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-50480 , auf deren Offenbarungen hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinheit zur Versiegelung eines Sensorchips derart mit einem Formharz, dass eine Funktionsschicht des Sensorchips freiliegt, und ferner ein Verfahren zur Fertigung der Sensoreinheit.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Art von Sensoreinheit, die einen Sensorchip mit einer Funktionsschicht für eine Detektion auf einer Seite und ein Formharz zur Versiegelung des Sensorchips aufweist, ist bekannt (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Das Formharz wird mit einer Pressform derart geformt, dass es eine Form zur Versiegelung des Sensorchips und eine Öffnung zum Freilegen einer Oberfläche der Funktionsschicht aufweisen kann. Die Oberfläche der Funktionsschicht wird über die Öffnung derart freigelegt, dass eine externe Umgebung detektiert werden kann.
Diese Art von Sensoreinheit wird gefertigt, indem ein Sensorchip mit einer Funktionsschicht in einer Harzformungspressform angeordnet und Harzformungsmasse (hierin auch als Formharz bezeichnet) in die Pressform gespritzt wird. Die Öffnung wird gebildet, indem die Funktionsschicht über einen Film gegen einen Gegenabschnitt einer Innenoberfläche der Pressform, d. h. eine Innenoberfläche einer Kavität, gepresst wird. Der Gegenabschnitt ist ein Abschnitt, der der Funktionsschicht gegenüberliegt.
Der Film wird verwendet, um die Oberflächenunebenheit der Oberfläche der Funktionsschicht zu glätten, und derart gepresst, dass er in engem Kontakt mit der Funktionsschicht kommen kann. Anschließend erfolgt das Formharzeinspritzen unter dieser Bedingung derart, dass die Öffnung gebildet werden kann.
Zu dieser Zeit kann, da die Funktionsschicht gegen die Pressform gepresst wird, die Funktionsschicht in der Schichtdickenrichtung verformt und beschädigt werden. Folglich können sich die Messeigenschaften verschlechtern. Aus diesem Grund ist, im Patentdokument 1, eine Spannungsentlastungsschicht auf der Oberfläche der Funktionsschicht vorgesehen und wird die Funktionsschicht über die Spannungsentlastungsschicht gegen die Pressform gepresst, um zu verhindern, dass die Funktionsschicht verformt wird.
LITERATURAUS DEM STAND DER TECHNIK
PATENTLITERATUR

Patentdokument 1: JP 2010-50452 A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn die Spannungsentlastungsschicht jedoch auf der Funktionsschicht vorgesehen ist, so wie es im Patentdokument 1 beschrieben ist, können die Messeigenschaften durch die Spannungsentlastungsschicht selbst verschlechtert werden. Insbesondere wird, da die Oberfläche der Funktionsschicht, die freigelegt werden muss, mit der Spannungsentlastungsschicht bedeckt wird, folglich ein Messbereich verringert, so dass die Messeigenschaften gemindert werden können. Ferner sind zusätzliche Arbeitsstunden erforderlich, um die Spannungsentlastungsschicht anzuordnen.
Es ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beschädigung an einer Funktionsschicht zu minimieren, die durch eine Anpresskraft verursacht wird, mit der eine Harzformungspressform derart gegen die Funktionsschicht gepresst wird, dass die Funktionsschicht in einer Sensoreinheit freigelegt werden kann, in der ein Sensorchip derart mit einem Formharz versiegelt wird, dass die Funktionsschicht des Sensorchips freigelegt wird.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Sensoreinheit auf: einen Sensorchip mit einer Oberfläche, die mit einer Funktionsschicht für eine Detektion versehen ist, und ein Formharz zur Versiegelung des Sensorchips. Eine Oberfläche der Funktionsschicht liegt über eine Öffnung des Formharzes frei, und die Funktionsschicht weist einen Abstandshalter zum Aufrechterhalten einer Schichtdicke der Funktionsschicht durch Standhalten einer in einer Richtung der Schichtdicke aufgebrachten Anpresskraft auf.
Da der Abstandshalter in der Funktionsschicht die Funktionsschicht mit einer Steifigkeit versieht, um der in der Schichtdickenrichtung aufgebrachten Anpresskraft standzuhalten, wird eine Verformung der Funktionsschicht in der Schichtdickenrichtung verringert. Folglich kann eine Beschädigung an der Funktionsschicht, die durch die Anpresskraft verursacht wird, wenn die Pressform gegen die Funktionsschicht gepresst wird, um die Funktionsschicht freizulegen, wenn der Sensorchip mit dem Formharz versiegelt wird, minimiert werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zur Fertigung einer Sensoreinheit auf: einen Chipvorbereitungsprozess zur Vorbereitung eines Sensorchips mit einer Oberfläche, die mit einer Funktionsschicht für eine Detektion versehen wird, und einen Pressformanordnungsprozess zum Anordnen des Sensorchips in einer Pressform, die eine Innenoberfläche mit einem Gegenabschnitt aufweist, um der Funktionsschicht derart gegenüberzuliegen, dass der Gegenabschnitt über einen Film, der dazu ausgelegt ist, Oberflächenunebenheiten auf der Oberfläche der Funktionsschicht zu glätten, gegen die Funktionsschicht gepresst und in engen Kontakt mit der Funktionsschicht gebracht wird, und einen Versiegelungsprozess zur Versiegelung des Sensorchips mit einem Formharz durch Spritzen des Formharzes derart in die Pressform, dass eine Oberfläche der Funktionsschicht über eine Öffnung des Formharzes freigelegt wird. Die Funktionsschicht des Sensorchip, der im Chipvorbereitungsprozess vorbereitet wird, weist einen Abstandshalter zum Aufrechterhalten einer Schichtdicke der Funktionsschicht durch Standhalten der in einer Richtung der Schichtdicke aufgebrachten Anpresskraft auf. Der Gegenabschnitt der Pressform, der im Pressformanordnungsprozess verwendet wird, weist eine Vertiefung zur Minderung der auf die Funktionsschicht aufgebrachten Anpresskraft auf.
Da der Abstandshalter in der Funktionsschicht die Funktionsschicht mit einer Steifigkeit versieht, um der in der Schichtdickenrichtung aufgebrachten Anpresskraft standzuhalten, wird eine Verformung der Funktionsschicht in der Schichtdickenrichtung verringert. Ferner kann, da der Gegenabschnitt der Harzformungspressform mit der Vertiefung versehen ist, die die Anpresskraft mindert, wenn der Gegenabschnitt gegen die Funktionsschicht gepresst wird, um die Funktionsschicht freizulegen, eine Beschädigung an der Funktionsschicht minimiert werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Sensoreinheit auf: einen Sensorchip, eine Funktionsschicht, die eine Oberfläche des Sensorchips bedeckt und einen Detektionsabschnitt aufweist, der für eine Detektion verwendet wird, und ein Formharz zur Versiegelung des Sensorchips und der Funktionsschicht. Eine Oberfläche des Detektionsabschnitts der Funktionsschicht liegt über eine Öffnung des Formharzes frei. Die Oberfläche der Funktionsschicht, die über die Öffnung freiliegt, ist mit einer Vertiefung zwischen dem Detektionsabschnitt und einem Ende des Formharzes außerhalb des Detektionsabschnitts versehen. Die Funktionsschicht ist an der Vertiefung am dünnsten.
Wenn der Sensorchip derart mit dem Formharz versiegelt wird, dass die Funktionsschicht freigelegt werden kann, wird die Pressform gegen die Oberfläche der Funktionsschicht gepresst, um zu verhindern, dass das Formharz zur Funktionsschicht fließt. Insbesondere ist es erforderlich, den Detektionsabschnitt aus der Funktionsschicht freizulegen.
Zu dieser Zeit wird, gemäß der dritten Ausführungsform, da ein Abschnitt der Funktionsschicht außerhalb des Detektionsabschnitts selektiv durch die Pressform gepresst wird, die Vertiefung gebildet. Folglich wird verhindert, dass der Detektionsabschnitt, bei dem es unvorteilhaft ist, eine Anpresskraft außerhalb der Oberfläche der Funktionsschicht aufzubringen, durch die Pressform gepresst und außerhalb des Formharzes freigelegt wird. Dementsprechend kann eine Beschädigung der Funktionsschicht minimiert werden.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zur Fertigung einer Sensoreinheit auf: einen Chipvorbereitungsprozess zur Vorbereitung eines Sensorchips mit einer Oberfläche, die mit einer Funktionsschicht bedeckt wird, die einen Detektionsabschnitt aufweist, der für eine Detektion verwendet wird, einen Pressformanordnungsprozess zum Anordnen des vorbereiteten Sensorchips in einer Pressform, die eine Innenoberfläche mit einem Gegenabschnitt aufweist, um der Funktionsschicht derart gegenüberzuliegen, dass der Gegenabschnitt über einen Film gegen die Funktionsschicht gepresst und in engen Kontakt mit der Funktionsschicht gebracht wird, und einen Versiegelungsprozess zur Versiegelung des Sensorchips und der Funktionsschicht mit einem Formharz durch Spritzen des Formharzes derart in die Pressform, dass eine Oberfläche des Detektionsabschnitts über eine Öffnung des Formharzes freigelegt wird. Der Gegenabschnitt der Pressform, der im Pressformanordnungsprozess verwendet wird, weist eine Vertiefung, die dem Detektionsabschnitt gegenüberliegt, und einen Presser, der um die Vertiefung herum hervorragt, auf. Das Einspritzen des Formharzes erfolgt, während der Gegenabschnitt gegen die Oberfläche der Funktionsschicht gepresst wird, derart, dass die Vertiefung keine Anpresskraft auf den Detektionsabschnitt ausübt, und derart, dass ein Abschnitt der Funktionsschicht außerhalb des Detektionsabschnitts durch den Presser gepresst und in der Dicke reduziert wird, um vertieft zu werden.
Gemäß dem vierten Aspekt wird der Abschnitt der Funktionsschicht außerhalb des Detektionsabschnitts durch die Pressform selektiv gepresst und derart in der Dicke verringert, dass die Vertiefung gebildet werden kann. Folglich wird verhindert, dass der Detektionsabschnitt außerhalb der Oberfläche der Funktionsschicht durch die Pressform gepresst und außerhalb des Formharzes freigelegt wird. Dementsprechend kann eine Beschädigung der Funktionsschicht minimiert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obige und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt:
1A eine vereinfachte Querschnittsansicht einer Sensoreinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
1B eine Draufsicht der 1A;
2 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts nahe einer feuchtigkeitsempfindlichen Schicht in der 1A;
3 eine vereinfachte Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Pressformanordnungsprozesses eines Verfahrens zur Fertigung der Sensoreinheit gemäß der ersten Ausführungsform;
4A eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts nahe der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht in der 3;
4B eine Unteransicht eines Gegenabschnitts in der 4A;
5 eine vereinfachte Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Pressformanordnungsprozesses gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform;
6 eine vereinfachte Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Pressformanordnungsprozesses eines Verfahrens zur Fertigung einer Sensoreinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7A eine vereinfachte Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Hauptteils einer Sensoreinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7B eine vereinfachte Draufsicht zur Veranschaulichung einer planaren Form einer Elektrode in einer feuchtigkeitsempfindlichen Schicht gemäß der dritten Ausführungsform;
8 eine vereinfachte Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Pressformanordnungsprozesses eines Verfahrens zur Fertigung der Sensoreinheit gemäß der dritten Ausführungsform;
9 eine vereinfachte Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels, bei dem ein Vorsprungsendabschnitt in einer Struktur der dritten Ausführungsform zerdrückt wird;
10 eine perspektivische Teilquerschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Abschnitts nahe einer feuchtigkeitsempfindlichen Schicht eines Sensorchips, der in einem Chipvorbereitungsprozess vorbereitet wird, gemäß der dritten Ausführungsform;
11 eine vereinfachte Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Pressformanordnungsprozesses gemäß einer Modifikation der dritten Ausführungsform;
12 eine vereinfachte Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Hauptteils einer Sensoreinheit gemäß einer Modifikation der dritten Ausführungsform;
13 eine vereinfachte Querschnittsansicht eines Sensoreinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 eine Draufsicht der 13;
15 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts nahe einer feuchtigkeitsempfindlichen Schicht in der 13;
16 eine vereinfachte Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Pressformanordnungsprozesses eines Verfahrens zur Fertigung der Sensoreinheit gemäß der vierten Ausführungsform; und
17 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts nahe der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht in der 16.
AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachstehend sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Der Einfachheit halber sind, in den Ausführungsformen, gleiche oder äquivalente Teile in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
(Erste Ausführungsform)
Nachstehend ist eine Sensoreinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1A und 1B beschrieben. In der 1B sind ein Außenumriss eines Formharzes 50 und ein Innenumfang einer Öffnung 51 des Formharzes 50 durch gestrichelte Linien gezeigt, wobei das Formharz 50 derart transparent gezeigt ist, dass die innerhalb des Formharzes 50 angeordneten Komponenten erkennbar sind.
Eine Sensoreinheit S1 der vorliegenden Ausführungsform weist im Wesentlichen einen Sensorchip 10, eine Chip-Insel (nachstehend als Insel bezeichnet) 20, auf der der Sensorchip 10 befestigt ist, eine Leitung 30, die über einen Bonddraht 40 elektrisch mit dem Sensorchip 10 verbunden ist, und das Formharz 50, mit dem diese Komponenten 10 bis 40 versiegelt sind, auf.
Der Sensorchip 10 ist aus einem Siliziumhalbleiter und dergleichen aufgebaut und gleich einer Platte mit einer ersten Oberfläche 11 und einer zweiten Oberfläche 12 geformt. Der Sensorchip 10 ist hierin als ein Feuchtigkeitssensor konfiguriert. Der Sensorchip 10 weist eine feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 auf der Seite der ersten Oberfläche 11 auf. Die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 ist eine Funktionsschicht, die verwendet wird, um die Luftfeuchtigkeit zu messen.
Die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 ist aus einem hygroskopischen makromolekularen organischen Material, wie beispielsweise Polyimid und Acetylcellulose, aufgebaut. Die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 kann beispielsweise gebildet werden, indem das makromolekulare organische Material auf die erste Oberfläche 11 des Sensorchips 10 aufgebracht wird, indem Spin-Coating- oder Druckverfahren angewandt werden, und das aufgebrachte Material anschließend gehärtet wird.
Eine Permittivität der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 ändert sich stark, wenn Feuchtigkeit in die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 eintritt. Eine Elektrode (nicht gezeigt) aus Al und dergleichen ist innerhalb der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 auf der ersten Oberfläche 11 des Sensorchips 10 angeordnet. Ein Signal aus der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 kann beispielsweise erhalten werden, indem die Permittivitätsänderung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 als eine Änderung in der Kapazität der Elektrode erfasst wird.
Sowohl die Insel 20 als auch die Leitung 30 sind beispielsweise gleich einer Platte geformt und aus Cu oder 42-Legierung aufgebaut. Die Insel 20 und die Leitung 30 können aus dem gleichen Leiterrahmen gebildet sein. Die Insel 20 weist eine rechteckige Plattenform mit einer ersten Oberfläche 21 und einer zweiten Oberfläche 22 auf und ist eine Größe größer als der Sensorchip 10. Mehrere Leitungen 30 sind außerhalb eines Außenrandes der Insel 20 vorgesehen, und jede Leitung 30 weist eine rechteckige Plattenform auf.
Der Sensorchip 10 ist derart auf der ersten Oberfläche 21 der Insel 20 befestigt, dass die erste Oberfläche 21 der Insel 20 der zweiten Oberfläche 12 des Sensorchips 10 gegenüberliegen kann. Ein Pressformbondmaterial 60, wie beispielsweise Lot und eine Ag-Paste, ist derart zwischen dem Sensorchip 10 und der Insel 20 angeordnet, dass die Komponenten 10 und 20 durch das Pressformbondmaterial 60 aneinander befestigt werden können.
Die erste Oberfläche 11 des Sensorchips 10 ist über den Bonddraht 40 elektrisch mit der Leitung 30 verbunden. Der Bonddraht 40 kann beispielsweise aus Au, Al, Cu und dergleichen aufgebaut und anhand eines herkömmlichen Drahtbondverfahrens gebildet sein.
Das Formharz 50 ist, wie nachstehend noch beschrieben, aus einem gewöhnlichen Formmaterial, wie beispielsweise Epoxidharz, aufgebaut und anhand eines Transferpressverfahrens unter Verwendung einer Harzformungspressform 100 gebildet.
Der Sensorchip 10, die Insel 20, die Leitung 30 und der Bonddraht 40 sind hierin mit dem Formharz 50 versiegelt. Das Formharz 50 weist eine Öffnung 51 an einer Position entsprechend einer Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 auf. Die Öffnung 51 erstreckt sind von einer Außenoberfläche des Formharzes 50 zur Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13. Obgleich die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 über die Öffnung 51 freiliegt, sind die anderen Abschnitte des Sensorchips 10 mit dem Formharz 50 versiegelt.
Die Insel 20 und der Bonddraht 40 sind vollständig mit dem Formharz 50 versiegelt. Die Leitung 30 weist einen Innenleitungsabschnitt, der mit dem Bonddraht 40 zu verbinden ist, und einen Außenleitungsabschnitt, der mit einer externen Vorrichtung zu verbinden ist, auf. Der Innenleitungsabschnitt ist mit dem Formharz 50 versiegelt, der Außenleitungsabschnitt ragt jedoch aus dem Formharz 50 hervor und ist von dem Formharz 50 freigelegt.
Folglich wird, im Sensorchip 10, eine Luftfeuchtigkeit der Außenumgebung durch die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 erfasst, die außerhalb des Formharzes 50 freiliegt, und das Erfassungssignal über den Bonddraht 40 und die Leitung 30 anhand der externen Vorrichtung erhalten.
Ferner weist die Sensoreinheit S1 der vorliegenden Ausführungsform, wie in 2 gezeigt, einen Abstandshalter 14 auf, der eine Schichtdicke h1 der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 aufrechterhält, indem er der Anpresskraft F (nachstehend einfach als die „Anpresskraft F” bezeichnet), die in der Schichtdickenrichtung auf die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 aufgebracht wird, standhält.
Der Abstandshalter 14 ist aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Harz, Keramik und Glas, aufgebaut und beispielsweise in Form einer Perle mit einer sphärischen oder stabähnlichen Form ausgebildet. Mehrere Abstandshalter 14 sind in der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 vorgesehen und in einer planaren Schichtrichtung verteilt.
Die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 mit den Abstandshaltern 14 kann gebildet werden, indem das makromolekulares organisches Material, das die Abstandshalter 14 enthält, anhand von Spin-Coating- oder Druckverfahren aufgebracht und das aufgebrachte Material anschließend gehärtet wird.
Vorzugsweise weist der Abstandshalter 14 eine größere Steifigkeit als die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 auf, so dass der Abstandshalter 14 verhindern kann, dass die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 durch die Anpresskraft F in der Schichtdickenrichtung verformt wird.
Insbesondere hält der Abstandshalter 14 dann, wenn die Anpresskraft F auf die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 aufgebracht wird, der Anpresskraft F stand und wird der Abstandshalter 14 hierbei nicht zerdrückt. Folglich wird die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 nicht derart verformt, dass sie zerdrückt und dünn wird. Dementsprechend kann die Schichtdicke h1 der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 im Wesentlichen bei oder oberhalb der Größe des Abstandshalters 14 aufrechterhalten werden.
Eine Abmessung h2 des Abstandshalters 14 in der Schichtdickenrichtung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 ist größer oder gleich der Schichtdicke der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13. Obgleich die Schichtdicke h1 der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 als eine Funktionsschicht beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 2 bis 5 μm liegt, ist die Abmessung h2 des Abstandshalters 14 vorzugsweise ein bis eineinhalbfach so groß wie die Schichtdicke h1.
Ein Grund hierfür liegt darin, dass dann, wenn die Abmessung h2 des Abstandshalters 14 derart groß ist, dass der Betrag des Vorsprungs von der Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 zu groß sein kann, die Oberflächenunebenheiten der Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 und des Abstandshalters 14 folglich groß werden können und weniger wahrscheinlich durch einen Film 200 geglättet werden, wenn ein Gegenabschnitt 110 einer Pressform 100 über den Film 200 in einem Pressformanordnungsprozess gegen die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 gepresst wird (siehe 3).
Nachstehend ist ein Verfahren zur Fertigung der Sensoreinheit S1 unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben. Zunächst wird der Sensorchip 10 mit der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 mit dem Abstandshalter 14 vorbereitet (Chipvorbereitungsprozess).
Ferner werden die Insel 20 und die Leitung 30 vorbereitet und wird der Sensorchip 10 an der ersten Oberfläche 21 der Insel 20 befestigt und fixiert. Anschließend erfolgt das Drahtbonden zwischen dem Sensorchip 10 und der Leitung 30 derart, dass der Bonddraht 40 gebildet werden kann. Auf diese Weise werden der Sensorchip 10, die Insel 20 und die Leitung 30 und der Draht 40 integriert, um ein integriertes Element zu bilden.
Anschließend wird, wie in 3 gezeigt, das integrierte Element mit dem Sensorchip 10 in der Pressform 100 zum Formen des Formharzes 50 angeordnet (Pressformanordnungsprozess). Die Pressform 100 weist eine obere Pressform 101 und eine untere Pressform 102 auf, die derart trennbar miteinander verbunden werden, dass eine Kavität 102 zwischen der oberen Pressform 101 und der unteren Pressform 102 gebildet werden kann.
In den 3, 4A und 4B wird, im Pressformanordnungsprozess, der Gegenabschnitt 110 der Pressform 100 über den Film 200 zum Glätten der Oberflächenunebenheit der Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 gegen die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 gepresst und in engen Kontakt mit der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 gebracht. Der Gegenabschnitt 110 ist ein Abschnitt einer Innenoberfläche der Pressform 100 und liegt der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 gegenüber. Zu dieser Zeit wird die Anpresskraft F (siehe 2) durch den Gegenabschnitt 110 der Pressform 100 auf die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 aufgebracht.
Der Gegenabschnitt 110 befindet sich über den Film 200 derart in engem Kontakt mit der Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13, dass das Formharz 50 die Öffnung 51 aufweisen kann, über die die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 freigelegt wird. Der Gegenabschnitt 110 ist als eine Vorsprungsendoberfläche eines Abschnitts konfiguriert, der bezüglich der Umgebungen des Gegenabschnitts 110 hervorragt. Insbesondere ragt der Gegenabschnitt 110 trapezförmig im Querschnitt bezüglich der Umgebungen hervor.
Der Film 200 ist beispielsweise aus fluoriertem Harz aufgebaut. Der Film 200 ist, wie in 3 gezeigt, auf der gesamten Innenoberfläche der oberen Pressform 101 einschließlich des Gegenabschnitts 110 befestigt. Alternativ kann der Film 200 nur an dem Gegenabschnitt 110 befestigt sein.
Ferner ist der Gegenabschnitt 110 der Pressform 100, die im Pressformanordnungsprozess verwendet wird, wie in den 3, 4A und 4B gezeigt, mit einer Vertiefung 111 zur Minderung der auf die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 aufgebrachten Anpresskraft F versehen. Die Vertiefung 111 wird gebildet, indem ein mittlerer Abschnitt des Gegenabschnitts 110, der eine flache Oberfläche beschreibt, vertieft wird. Auf diese Weise wird die Vertiefung 111 in der Mitte der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13, die freigelegt werden muss, angeordnet.
Folglich wird, im Pressformanordnungsprozess, das integrierte Element derart zwischen der oberen Pressform 101 und der unteren Pressform 102 angeordnet, dass die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 über den Film 200 gepresst werden kann. Zu dieser Zeit sind dann, wenn die Abmessung h2 des Abstandshalters 14 größer als die Schichtdicke h1 der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 ist, Oberflächenunebenheiten auf der Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 vorhanden, aufgrund einer Differenz im Niveau zwischen der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 und dem Abstandshalter 14. Die Oberflächenunebenheiten werden jedoch durch den Film 200 derart geglättet, dass der Film 200 und die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 ohne Zwischenraum in engem Kontakt miteinander stehen können.
Ferner wird, da die Anpresskraft F, die erzeugt wird, wenn der Gegenabschnitt 110 gegen die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 gepresst wird, durch die Vertiefung 111 des Gegenabschnitts 110 gemindert wird, eine Beschädigung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 entsprechend verringert.
Nachdem der Pressformanordnungsprozess auf diese Weise erfolgt ist, wird das Formharz 50 derart in die Pressform 100 gespritzt, dass das integrierte Element mit dem Sensorchip 10 mit dem Formharz 50 versiegelt werden kann (Versiegelungsprozess). Zu dieser Zeit wird, da der Gegenabschnitt 110 gegen die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 gepresst verbleibt, die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 außerhalb des Formharzes 50 freigelegt.
Nach diesem Versiegelungsprozess wird ein Werkstück aus der Pressform 100 entfernt und können, je nach Bedarf, ein Leitungsschneiden und eine Leitungsformung erfolgen. Auf diese Weise kann die Sensoreinheit S1, so wie sie in der 1 gezeigt ist, gemäß der vorliegenden Ausführungsform fertig gestellt werden.
Es wird angemerkt, dass, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Gegenabschnitt 110 der Pressform 100 gegen die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 gepresst wird, der Abstandshalter 14 die Anpresskraft F von der Pressform 100 empfängt und der Anpresskraft F von der Pressform 100 standhält. Folglich wird die Verformung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 in der Schichtdickenrichtung minimiert. D. h., auch wenn die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 verformt wird, kann die Schichtdicke h1 im Wesentlichen bei oder oberhalb der Abmessung h2 des Abstandshalters 14 in der Schichtdickenrichtung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 aufrechterhalten werden und kann verhindert werden, dass sie geringer als die Raumabmessung h2 wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wie vorstehend beschrieben, da der in der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 enthaltene Abstandshalter 14 die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 mit einer Steifigkeit versieht, um der in der Schichtdickenrichtung aufgebrachten Anpresskraft F standzuhalten, die Verformung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 in der Schichtdickenrichtung verringert. Folglich kann die Beschädigung an der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13, die durch die Anpresskraft F verursacht wird, wenn die Pressform 100 gegen die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 gepresst wird, minimiert werden.
Insbesondere wird, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die Abmessung h2 des Abstandshalters 14 in der Schichtdickenrichtung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 auf einen Wert größer oder gleich der Schichtdicke h1 gesetzt. Folglich wird dann, wenn die Pressform 100 gegen die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 gepresst wird, der Abstandshalter 14 wahrscheinlicher der Anpresskraft F von der Pressform 100 ausgesetzt als die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13. Folglich wird die Beschädigung an der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 voraussichtlich reduziert und die Verformung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 minimiert.
Ferner ist der Gegenabschnitt 110 der Pressform 100 mit der Vertiefung 111 zur Minderung der Anpresskraft F versehen. Wenn die Pressform 100 gegen die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 gepresst wird, wird die Verformung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 an einem Abschnitt direkt unterhalb der Vertiefung 111 gering. Dementsprechend wird die Verformung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 in der Schichtdickenrichtung insgesamt verringert.
Alternativ kann der im Pressformanordnungsprozess verwendete Gegenabschnitt 110 der Pressform 100, wie in 5 gezeigt, keine Vertiefung 111 aufweisen. Auch in diesem Fall hält die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 der Anpresskraft F von der Pressform 100 durch die Wirksamkeit des Abstandshalters 14 derart stand, dass die Verformung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 verringert werden kann. Folglich wird die Beschädigung an der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 minimiert.
(Zweite Ausführungsform)
Nachstehend ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich dahingehend von der ersten Ausführungsform, dass der Pressformanordnungsprozess teilweise geändert ist. Die nachfolgende Beschreibung ist auf diesen Unterschied ausgerichtet.
Die im Pressformanordnungsprozess der vorliegenden Ausführungsform verwendete Pressform 100 weist, wie in 6 gezeigt, ein Saugloch 112 auf, das mit der Vertiefung 111 von einer Außenseite der Pressform 100 in Verbindung steht. Insbesondere ist das Saugloch 112 in der oberen Pressform 101 gebildet und erstreckt sich das Saugloch 112 von einer Außenoberfläche der oberen Pressform 101 zur Vertiefung, wobei ein Saugen von der Außenseite der oberen Pressform 101 unter Verwendung einer Pumpe oder dergleichen erfolgt.
Der Film 200 wird, wie in 6 gezeigt, verformt, um einer Form der Vertiefung 111 zu folgen, indem das Saugen über das Saugloch 112 ausgeführt wird. In dem Pressformanordnungsprozess wird der Gegenabschnitt 110 gegen die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 gepresst, und zwar mit dem verformten Film 200.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Film 200 in Richtung der Vertiefung 111 derart vertieft, dass der Film 200 von der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 getrennt werden kann und die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 nicht kontaktiert. Folglich wird ein Kontaktbereich zwischen dem Film 200 und der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 verringert und kann verhindert werden, dass die feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 durch den Kontakt mit dem Film 200 verschmutzt wird.
Es sollte beachtet werden, dass sich die Vertiefung 111 irgendwo in der Mitte des Gegenabschnitts 110 befindet. Folglich befindet sich der Film 200, an einem ringförmigen Umfangsteil des Gegenabschnitts 110 um die Vertiefung 111 herum, ohne Zwischenraum in engem Kontakt mit der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13, so dass das Formharz 50 nicht eintreten kann.
(Dritte Ausführungsform)
Nachstehend ist eine Sensoreinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 7A und 7B beschrieben. Diese Einheit unterscheidet sich dahingehend von den in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschriebenen Einheiten, dass der in der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 enthaltene Abstandshalter durch eine Elektrode 15 zum Abnehmen des Signals von der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 versehen ist. Die nachfolgende Beschreibung ist auf diesen Unterschied ausgerichtet.
Die Elektrode 15 befindet sich, wie vorstehend erwähnt, innerhalb der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 und wird verwendet, um ein Signal als eine Wandlung der Permittivitätsänderung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 in die Kapazitätsänderung zu erfassen. Die Elektroden 15 sind, wie in 7A gezeigt, in der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 angeordnet und erstrecken sich von der ersten Oberfläche 11 des Sensorchips 10 zur Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13.
In dem in der 7A gezeigten Beispiel erstreckt sich die Elektrode 15 von der ersten Oberfläche 11 des Sensorchips 10 und ragt die Elektrode 15 von der Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 derart hervor, dass ein Vorsprungsendabschnitt 15a auf der Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 positioniert werden kann. Die Höhe des Vorsprungs der Elektrode 15 entspricht der Abmessung h2 des Abstandshalters in der Schichtdickenrichtung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13.
D. h., im Beispiel der 7A ist die Abmessung h2 der Elektrode 15 als der Abstandshalter größer als die Schichtdicke h1. Auch in der vorliegenden Ausführungsform kann die Abmessung h2 der Elektrode 15 gleich der Schichtdicke h1 sein, so dass eine Oberfläche des Vorsprungsendabschnitts 15a im Wesentlichen mit der Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 fluchten (auf gleicher Höhe sein) kann.
Die Elektroden 15 können beispielsweise, wie in 7B gezeigt, in der Draufsicht gleich einem Paar von Kämmen gemustert sein, die ineinandergreifen. Bei solch einem Ansatz kann eine effiziente Kapazitätserfassung erzielt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Elektroden 15, wie vorstehend beschrieben, innerhalb eines Bereichs der ersten Oberfläche 11 des Sensorchips 10 verteilt, in dem die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 gebildet ist. Auf diese Weise werden die kugelförmigen Abstandshalter 14 in den vorherigen Ausführungsformen derart durch die Elektroden 15 ersetzt, dass die Elektroden 15 als Abstandshalter dienen können. Da die Elektroden 15 als Abstandshalter verwendet werden, kann die Struktur vereinfacht werden.
Die Elektrode 15 ist aus Metall, wie beispielsweise Al, Al-Legierung, Ti und Au, aufgebaut und wird durch Plattieren, Sputtern oder Bedampfen gebildet. Die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 ist zwischen den Elektroden 15 auf der ersten Oberfläche 11 des Sensorchips 10 gebildet.
Nachstehend ist der Anordnungsprozess der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 8 beschrieben. Das integrierte Element ist auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform unter Verwendung des Sensorchips 10 mit der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 gebildet, und das integrierte Element ist in der Pressform 100 angeordnet. Anschließend wird der Gegenabschnitt 110 der Pressform 100 über den Film 200 gegen die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 gepresst und in engen Kontakt mit der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 gebracht.
Zu dieser Zeit kommt, da der Vorsprungsendabschnitt 15a der Elektrode 15 über die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 ragt, der Gegenabschnitt 110 über den Film 200 in Kontakt mit dem Vorsprungsendabschnitt 15a der Elektrode 15, bevor er in Kontakt mit der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 kommt. Folglich wird die Elektrode 15 wahrscheinlicher der Anpresskraft F von der Pressform 100 ausgesetzt als die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13. Dementsprechend wird die Beschädigung an der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 verringert.
Nachdem der Gegenabschnitt 110 in engen Kontakt mit dem Film 200 gebracht wurde, werden, wie in 8 gezeigt, durch die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 und die Elektrode 15 auf der Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 gebildeten Oberflächenunebenheiten durch den Film 200 geglättet. Der Pressformanordnungsprozess endet hier, woraufhin der Versiegelungsprozess auf die gleiche Weise wie in der vorherigen Ausführungsform beschrieben erfolgt, so dass die in der 7A gezeigte Sensoreinheit fertiggestellt werden kann.
Es wird angemerkt, dass dann, wenn der Vorsprungsendabschnitt 15a der Elektrode 15 als ein Abstandshalter über die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 hinaus ragt, so wie es im Beispiel der 7A und 8 gezeigt ist, der Vorsprungsendabschnitt 15a der Elektrode 15 durch die Anpresskraft F von der Pressform 100 im Pressformanordnungsprozess zerdrückt bzw. eingedrückt werden kann.
In diesem Fall wird die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13, wie in 9 gezeigt, mit dem Vorsprungsendabschnitt 15a bedeckt, der zerdrückt und in der Öffnung 51 verteilt wird. Folglich wird eine Breite W der freigelegten Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 zwischen den Elektroden 15 gering. Ferner wird dann, wenn der Vorsprungsendabschnitt 15a sehr stark zerdrückt wird, die gesamte Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 mit dem Vorsprungsendabschnitt 15a bedeckt.
Die vorliegende Ausführungsform kann, wie in den 10, 11 und 12 gezeigt, unter Berücksichtigung dieses Punktes modifiziert werden. Gemäß dieser Modifikation ragt der Vorsprungsendabschnitt 15a der Elektrode 15 als ein Abstandshalter des Sensorchips 10, der im Chipvorbereitungsprozess vorbereitet wird, wie in 10 gezeigt, derart über die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 hinaus, dass das Volumen auf der Seite des Vorsprungsendabschnitts 15a geringer als das Volumen eines Elektrodenabschnitts unterhalb der Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 ist.
Hier wird die Seite des Vorsprungsendabschnitts 15a in Richtung des Vorsprungsendabschnitts 15a schmal und gleich einem Dreieck ausgebildet. Die Elektrode 15 kann durch Abschrägung, wie beispielsweise Sandstrahlätzung, gebildet werden. Anschließend wird die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 derart gebildet, dass ein Teil der Elektrode 15 unterhalb des verschmälerten Abschnitts mit der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 bedeckt werden kann.
Der Pressformanordnungsprozess erfolgt, wie in 11 gezeigt, unter Verwendung des in der 10 gezeigten Sensorchips 10. 12 zeigt einen Zustand, in dem der Vorsprungsendabschnitt 15a der Elektrode 15 durch die Anpresskraft F vom Gegenabschnitt 110 der Pressform 100 zerdrückt ist. Auch wenn der Vorsprungsendabschnitt 15a, wie in 12 gezeigt, über die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 verteilt wird, ist der Verteilungsbereich des zerdrückten Vorsprungsendabschnitts 15a gering, da das Volumen des Vorsprungsendabschnitts 15a gering ist.
Folglich kann verhindert werden, dass der zerdrückte Abschnitt der Elektrode 15 die gesamte Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 bedeckt. Die Breite W der freigelegten Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 zwischen den Elektroden 15 kann, wie in 12 gezeigt, groß gehalten werden. Ferner kann hierdurch verhindert werden, dass benachbarte Elektroden 15 kurzgeschlossen werden.
(Vierte Ausführungsform)
Nachstehend ist eine Sensoreinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 13, 14 und 15 beschrieben. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Beschädigung an der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13, die durch die Anpresskraft F verursacht wird, wenn die Pressform 100 gegen die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 als eine Funktionsschicht gepresst wird, minimiert, ohne die Abstandshalter 14 und 15 in der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 vorzusehen.
Obgleich die Sensoreinheit S1 der ersten Ausführungsform ein QFP (Quad Flat Package) mit einer komplett vergossenen Struktur ist, ist die Sensoreinheit S2 der vorliegenden Ausführungsform ein QFN (Quad Flat No Leads Package) mit einer halb vergossenen Struktur.
Es sollte beachtet werden, dass in der vorliegenden Ausführungsform ebenso der QFP verwendet werden kann, während der QFN ebenso in jeder der ersten bis dritten Ausführungsform verwendet werden kann. D. h., jede Einheit, die den Sensorchip 10 mit der Oberfläche 11 aufweist, die mit der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 und dem Formharz 50 versehen ist, das mit der Pressform 100 geformt wird und den Sensorchip 10 derart versiegelt, dass eine Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 über die Öffnung 51 des Formharzes 50 freigelegt werden kann, kann in einer der Ausführungsformen verwendet werden.
Die Sensoreinheit S2 weist im Wesentlichen auf: den Sensorchip 10, die Insel 20, auf der der Sensorchip 10 befestigt ist, die Leitung 30, die über den Bonddraht 40 elektrisch mit dem Sensorchip 10 verbunden ist, und das Formharz 50, mit dem diese Komponenten 10 bis 40 versiegelt sind.
Eine Sensorchipseite der Insel 20 und die Leitung 30 sind derart mit dem Formharz 50 versiegelt, dass der Sensorchip 10 und der Bonddraht 40 mit dem Formharz 50 versiegelt werden können. Eine gegenüberliegende Seite der Insel 20 und der Leitung 30 von dem Sensorchip 10 sind außerhalb des Formharzes 50 freigelegt.
Ferner ist ein Ende der Leitung 30 im Wesentlichen fluchtend mit dem Außenumfang des Formharzes 50 angeordnet. D. h., gleich einer typischen QFN-Struktur ist die Leitung 30 innerhalb einer planaren Außenform des Formharzes 50 angeordnet und ragt die Leitung 30 nicht aus dem Formharz 50 hervor.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 als eine Funktionsschicht derart auf der ersten Oberfläche 11 des Sensorchips 10 angeordnet, dass die erste Oberfläche 11 mit der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 bedeckt werden kann. Ein Teil der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 dient als ein Messabschnitt 13a, der für eine Erfassung verwendet wird.
Insbesondere bedeckt der Messabschnitt 13a die Elektrode 15 (siehe dritte Ausführungsform), die ein Signal als eine Wandlung der Permittivitätsänderung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 in die Kapazitätsänderung erfasst.
Folglich wird die Permittivitätsänderung durch die Elektrode 15 an einem Abschnitt der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 in Kontakt mit der Elektrode 15 erfasst. Ein Abschnitt der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 außerhalb des Messabschnitts 13a trägt im Wesentlichen nicht zur Erfassungsfunktion bei.
Ferner ist, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, obgleich der Sensorchip 10 und die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 mit dem Formharz 50 versiegelt sind, eine Oberfläche des Messabschnitts 13a über die Öffnung 51 des Formharzes 50 freigelegt. Der Messabschnitt 13a der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 ist auf die gleiche Weise wie die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 in der ersten Ausführungsform freigelegt.
In der Sensoreinheit S2 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vertiefung 13b in der Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 vorgesehen, die über die Öffnung 51 freigelegt ist, und zwischen dem Messabschnitt 13a und einem Rand 50a des Formharzes 50 außerhalb des Messabschnitts 13a angeordnet. D. h., die Vertiefung 13b ist über die Öffnung 51 des Formharzes 50 freigelegt. Die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 ist an der Vertiefung 13b am dünnsten.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Vertiefung 13b gleich einem kontinuierlichen Ring ausgebildet, um den Messabschnitt 13a zu umgeben. Die Vertiefung 13b ist über die Öffnung 51 außerhalb des Formharzes 50 freigelegt, und der Messabschnitt 13a ist außerhalb des Formharzes 50 innerhalb einer Innenkante der Vertiefung 13b freigelegt. Die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 ist außerhalb der Vertiefung 13b mit dem Formharz 50 versiegelt.
Bei dem in den Zeichnungen gezeigten Beispiel befindet sich der Messabschnitt 13a in der Mitte der ersten Oberfläche 11 des Sensorchips 10 und ist die rechteckige ringförmige Vertiefung 13b außerhalb des Messabschnitts 13a angeordnet. Die Tiefe der Vertiefung 13b ist nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt. Die Tiefe der Vertiefung 13b kann beispielsweise in einem Bereich von einigen Nanometern bis einigen Mikrometern reichen.
Eine Seitenoberfläche der Öffnung 51 des Formharzes 50 ist eine geneigte Oberfläche, die sich von der Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 als ein Boden in Richtung einer Öffnungsseite erstreckt. Die Kante 50a des Formharzes 50 ist ein Abschnitt der Seitenoberfläche in Kontakt mit der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13. In den 13 und 14 sind die Vertiefung 13b und die Kante 50a einen Abstand W voneinander getrennt angeordnet. Alternativ kann der Abstand W null sein.
Gleich der ersten Ausführungsform sind sowohl die Insel 20 als auch die Leitung 30 der Sensoreinheit S2 der vorliegenden Ausführungsform gleich einer Platte ausgebildet und aus CU, 42-Legierung und dergleichen aufgebaut. Die Insel 20 und die Leitung 30 können beispielsweise aus dem gleichen Leiterrahmen gebildet sein. Die Insel 20 weist beispielsweise die Form einer rechteckigen Plattenform auf, und um die Insel 20 sind mehrere Leitungen 30 innerhalb eines planaren Umrisses des Formharzes 50 gebildet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das Pressformbondmaterial 60, wie beispielsweise Lötmittel und Ag-Paste, derart zwischen dem Sensorchip 10 und der Insel 20 angeordnet, dass die Komponenten 10 und 20 durch das Pressformbondmaterial 60 aneinander befestigt werden können.
Nachstehend ist ein Verfahren zur Fertigung der Sensoreinheit S2 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 16 und 17 beschrieben. Zunächst wird der Sensorchip 10 mit der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 auf der ersten Oberfläche 11 vorbereitet (Chipvorbereitungsprozess).
Anschließend wird der Sensorchip 10 auf der Insel 20 befestigt und der Bonddraht 40 gebildet. Folglich werden, gleich der ersten Ausführungsform, der Sensorchip 10, die Insel 20 und die Leitung 30 und der Draht 40 integriert, um das integrierte Element zu bilden.
Anschließend wird, wie in 16 gezeigt, das integrierte Element in der Pressform 100 zum Formen des Formharzes 50 angeordnet (Pressformanordnungsprozess). Gleich der ersten Ausführungsform weist die Pressform 100 die obere Pressform 101 und die untere Pressform 102 auf, die derart aneinander befestigt werden, dass die Kavität 102 zwischen der oberen Pressform 101 und der unteren Pressform 102 gebildet werden kann. Es sollte beachtet werden, dass sich die untere Pressform 102 in engem Kontakt mit freiliegenden Oberflächen der Insel 20 und der Leitung 30 befindet, so dass die QFN-Struktur gebildet werden kann.
In dem Pressformanordnungsprozess der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in den 16 und 17 gezeigt, der Gegenabschnitt 110 der Pressform 100 über den Film 200 gegen die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 gepresst und in engen Kontakt mit der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 gebracht.
Der Gegenabschnitt 110 ist gleich der ersten Ausführungsform ausgebildet und weist die gleiche planare Form wie diejenige auf, die in der 4A gezeigt ist. Insbesondere weist der Gegenabschnitt 110 die Vertiefung 111 in seiner Mitte auf, die dem Messabschnitt 13a gegenüberliegt, und ragt der Gegenabschnitt 110 um die Vertiefung 111 herum hervor. Der Abschnitt des Gegenabschnitts 110, der um die Vertiefung 111 herum hervorragt, ist dazu ausgelegt, als ein Presser 112 zum Pressen der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 zu dienen.
Auf diese Weise wird das integrierte Element, im Pressformanordnungsprozess, derart zwischen der oberen Pressform 101 und der unteren Pressform 102 angeordnet, dass die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 über den Film 200 gepresst werden kann. Wenn der Gegenabschnitt 110 gegen die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 gepresst wird, gibt die Vertiefung 111 keine Anpresskraft auf den Messabschnitt 13a.
Demgegenüber wird ein Abschnitt außerhalb des Messabschnitts 13a durch den Presser 112 über den Film 200 gepresst und derart in der Dicke reduziert, dass die Vertiefung 13b, wie in 17 gezeigt, gebildet werden kann.
Nachdem der Pressformanordnungsprozess auf diese Weise aufgeführt wurde, wird das Formharz 50 unter der in der 17 gezeigten Bedingung derart in die Pressform 100 injiziert, dass das integrierte Element mit dem Sensorchip 10 mit dem Formharz 50 versiegelt werden kann (Versiegelungsprozess). Zu dieser Zeit wird die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 mit dem Messabschnitt 13a, die weiterhin durch den Gegenabschnitt 110 gepresst wird, außerhalb des Formharzes 50 freigelegt.
Nach diesem Versiegelungsprozess wird das Arbeitsstück aus der Pressform 100 entfernt und wird ein Abschnitt der Leitung 30, der aus dem Formharz 50 hervorragt, abgeschnitten, so dass die QFN-Struktur gebildet werden kann. Auf diese Weise kann die in den 13 bis 15 gezeigte Sensoreinheit S2 der vorliegenden Ausführungsform fertiggestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Abschnitt der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 außerhalb des Messabschnitts 13a durch den Presser 112 der Pressform 100 derart selektiv gepresst, dass die Vertiefung 13b gebildet werden kann. Demgegenüber wird, da die Vertiefung 111 verhindert, dass der Messabschnitt 13a, bei dem die Anpresskraft von der Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 nicht aufgebracht werden soll, durch die Pressform 100 gepresst wird, der Messabschnitt 13a außerhalb des Formharzes 50 freigelegt.
Da die Anpresskraft von der Pressform 100 nicht auf den Messabschnitt 13a der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 aufgebracht wird, kann eine funktionale Beschädigung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 im Wesentlichen verhindert werden. Folglich kann, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, eine Beschädigung an der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 minimiert werden.
Ferner wird, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 derart durch den Presser 112 der Pressform 100 gepresst, dass die Vertiefung 13b über den Film 200 gepresst werden kann. Folglich wird durch die Vertiefung 13b eine Stufe gebildet (siehe 17). Dementsprechend wird das Formharz 50, im Versiegelungsprozess, weniger wahrscheinlich in den Messabschnitt 13a eindringen.
Ferner können, da die Vertiefung 13b der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 durch den Presser 112 der Pressform 100 verformt und verdünnt wird (siehe 17), die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 und der Sensorchip 10 in der Vertiefung 13b in engeren Kontakt miteinander gebracht werden.
Ferner weist, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in den 13 bis 15 gezeigt, die Vertiefung 13b eine kontinuierliche Ringform auf, um den Messabschnitt 13a zu umgeben. Folglich kann der Abschnitt der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 außerhalb des Messabschnitts 13a durch den Presser 112 der Pressform 100 vollständig um den Messabschnitt 13a herum gepresst werden.
D. h., im Versiegelungsprozess kann, da die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 durch den Presser 112 der Pressform 100 mit einer planaren Form entsprechend der Vertiefung 13b gepresst wird, sicher verhindert werden, dass das Formharz 50 in den Messabschnitt 13a eintritt.
(Modifikationen)
Obgleich die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren Ausführungsformen beschrieben ist, sollte wahrgenommen werden, dass sie nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist, sondern verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen in ihrem Schutzumfang mit abdecken soll.
Die Funktionsschicht ist nicht auf die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 13 des Feuchtigkeitssensors zur Erfassung der Luftfeuchtigkeit beschränkt, sondern kann Schichten umfassen, die dazu ausgelegt sind, die Temperatur, eine elektrische Größe, eine dynamische Größe und dergleichen zu erfassen. Die Funktionsschicht kann beispielsweise eine Schicht mit einer Solarbatteriefunktion sein, die aus Karbon oder dergleichen aufgebaut ist und an einem optischen Sensorchip aus einem Siliziumhalbleiter oder dergleichen befestigt ist. Das Material für die Funktionsschicht ist nicht auf Harz beschränkt, sondern kann beispielsweise Keramik umfassen.
Der Abstandshalter 14, wie beispielsweise eine Perle, kann für den Fall, dass die Elektrode 15 als ein Abstandshalter verwendet wird, so wie es in der dritten Ausführungsform der Fall ist, in der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 hinzugefügt sein.
In den Ausführungsformen ist die Abmessung h2 von jedem der Abstandshalter 14 und 15 in der Schichtdickenrichtung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 größer oder gleich der Schichtdicke h1 der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13. Alternativ kann die Abmessung h2 von jedem der Abstandshalter 14 und 15 geringfügig unter der Schichtdicke h1 liegen, wenn eine Änderung in den Eigenschaften der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13, wenn diese verformt wird, so gering ist, dass sie vernachlässigbar ist.
In der Sensoreinheit gemäß der 1 sind sowohl die erste Oberfläche 21, auf der der Sensorchip 10 befestigt ist, als auch die zweite Oberfläche 22 der Insel 20 mit dem Formharz 50 versiegelt. Alternativ kann die Sensoreinheit eine halb-vergossene Struktur aufweisen, derart, dass die zweite Oberfläche 22 der Insel 20 außerhalb des Formharzes 50 freiliegen kann.
Der Sensorchip 10 kann auf einem Element, wie beispielsweise einer Leiterplatte, die sich von der Insel 20 eines Leiterrahmens unterscheidet, befestigt sein/werden. In diesem Fall muss, gleich der Insel 20, das andere Element, wie beispielsweise die Leiterplatte, mit dem Formharz 50 versiegelt werden. Das andere Element, wie beispielsweise die Leiterplatte kann jedoch, auf verschiedene Art versiegelt werden, solange der Sensorchip 10 derart versiegelt wird, dass die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 freigelegt werden kann.
Ferner kann der Sensorchip 10 alleine derart mit dem Formharz 50 versiegelt werden, dass die Oberfläche der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 freigelegt werden kann, und das Element, wie beispielsweise die Insel 20, auf der der Sensorchip 10 zu befestigen ist, ausgelassen werden.
In der vierten Ausführungsform weist die Vertiefung 13b der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 13 eine kontinuierliche Ringform auf, um den Messabschnitt 13a zu umgeben. Alternativ kann die Vertiefung 13b diskontinuierlich außerhalb des Messabschnitts 13a vorgesehen sein, solange verhindert werden kann, dass das Formharz 50 in den Messabschnitt 13a eintritt. In diesem Fall weist der Presser 112 des Gegenabschnitts 110 der Pressform 100 entsprechend eine diskontinuierliche Form auf.

Claims

Sensoreinheit mit: – einem Sensorchip (10) mit einer Oberfläche (11), die mit einer Funktionsschicht (13) für eine Detektion versehen ist; und – einem Formharz (50) zur Versiegelung des Sensorchips, wobei – eine Oberfläche der Funktionsschicht über eine Öffnung (51) des Formharzes freiliegt, und – die Funktionsschicht einen Abstandshalter (14, 15) zum Aufrechterhalten einer Schichtdicke der Funktionsschicht durch Standhalten einer in einer Richtung der Schichtdicke aufgebrachten Anpresskraft aufweist.
Sensoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abmessung (h2) des Abstandshalters in der Richtung der Schichtdicke der Funktionsschicht größer oder gleich der Schichtdicke (h1) ist.
Sensoreinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – der Abstandshalter eine Elektrode ist; und – sich die Elektrode von der Oberfläche des Sensorchips zur Oberfläche der Funktionsschicht erstreckt und ein Signal aus der Funktionsschicht abnimmt.
Verfahren zur Fertigung einer Sensoreinheit, aufweisend: – einen Chipvorbereitungsprozess zur Vorbereitung eines Sensorchips (10) mit einer Oberfläche (11), die mit einer Funktionsschicht (13) für eine Detektion versehen wird; – einen Pressformanordnungsprozess zum Anordnen des Sensorchips in einer Pressform (100), die eine Innenoberfläche mit einem Gegenabschnitt (110) aufweist, um der Funktionsschicht derart gegenüberzuliegen, dass der Gegenabschnitt über einen Film (200), der dazu ausgelegt ist, Oberflächenunebenheiten auf der Oberfläche der Funktionsschicht zu glätten, gegen die Funktionsschicht gepresst und in engen Kontakt mit der Funktionsschicht gebracht wird; und – einen Versiegelungsprozess zur Versiegelung des Sensorchips mit einem Formharz (50) durch Spritzen des Formharzes derart in die Pressform, dass eine Oberfläche der Funktionsschicht über eine Öffnung (51) des Formharzes freigelegt wird, wobei – die Funktionsschicht des Sensorchip, der im Chipvorbereitungsprozess vorbereitet wird, einen Abstandshalter (14, 15) zum Aufrechterhalten einer Schichtdicke der Funktionsschicht durch Standhalten der in einer Richtung der Schichtdicke aufgebrachten Anpresskraft aufweist, und – der Gegenabschnitt der Pressform, der im Pressformanordnungsprozess verwendet wird, eine Vertiefung (111) zur Minderung der auf die Funktionsschicht aufgebrachten Anpresskraft aufweist.
Verfahren zur Fertigung der Sensoreinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass – die im Pressformanordnungsprozess verwendete Pressform ein Saugloch (112) aufweist, das von einer Außenseite der Pressform mit der Vertiefung in Verbindung steht; und – der Gegenabschnitt gegen die Funktionsschicht gepresst wird, während der Film verformt wird, um einer Form der Vertiefung zu folgen, indem ein Saugen von der Außenseite über das Saugloch erfolgt.
Verfahren zur Fertigung der Sensoreinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass – der im Chipvorbereitungsprozess vorbereitete Sensorchip eine Elektrode (15) aufweist, die als der Abstandshalter dient und verwendet wird, um ein Signal aus der Funktionsschicht abzunehmen; – sich die Elektrode von der Oberfläche des Sensorchips erstreckt und einen Vorsprung (15a) aufweist, der über die Oberfläche der Funktionsschicht hinaus ragt; – ein Volumen des Vorsprungs geringer als ein Volumen der Elektrode unterhalb der Oberfläche der Funktionsschicht ist; und – der Gegenabschnitt, im Pressformanordnungsprozess, derart gepresst wird, dass der Gegenabschnitt über den Film in Kontakt mit dem Vorsprung der Elektrode kommt, bevor er in Kontakt mit der Funktionsschicht kommt.
Sensoreinheit mit: – einem Sensorchip (10); – einer Funktionsschicht (13), die eine Oberfläche des Sensorchips bedeckt und einen Detektionsabschnitt (13a) aufweist, der für eine Detektion verwendet wird; und – einem Formharz (50) zur Versiegelung des Sensorchips und der Funktionsschicht, wobei – eine Oberfläche des Detektionsabschnitts der Funktionsschicht über eine Öffnung (51) des Formharzes freiliegt, – die Oberfläche der Funktionsschicht, die über die Öffnung freiliegt, mit einer Vertiefung (13b) zwischen dem Detektionsabschnitt und einem Ende des Formharzes außerhalb des Detektionsabschnitts versehen ist, und – die Funktionsschicht an der Vertiefung am dünnsten ist.
Sensoreinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung eine kontinuierliche Ringform aufweist, um den Detektionsabschnitt zu umgeben.
Verfahren zur Fertigung einer Sensoreinheit, aufweisend: – einen Chipvorbereitungsprozess zur Vorbereitung eines Sensorchips (10) mit einer Oberfläche (11), die mit einer Funktionsschicht (13) bedeckt wird, die einen Detektionsabschnitt (13a) aufweist, der für eine Detektion verwendet wird; – einen Pressformanordnungsprozess zum Anordnen des Sensorchips in einer Pressform (100), die eine Innenoberfläche mit einem Gegenabschnitt (110) aufweist, um der Funktionsschicht derart gegenüberzuliegen, dass der Gegenabschnitt über einen Film (200) gegen die Funktionsschicht gepresst und in engen Kontakt mit der Funktionsschicht gebracht wird; und – einen Versiegelungsprozess zur Versiegelung des Sensorchips und der Funktionsschicht mit einem Formharz durch Spritzen des Formharzes derart in die Pressform, dass eine Oberfläche des Detektionsabschnitts über eine Öffnung (51) des Formharzes freigelegt wird, wobei – der Gegenabschnitt der Pressform, der im Pressformanordnungsprozess verwendet wird, eine Vertiefung (111), die dem Detektionsabschnitt gegenüberliegt, und einen Presser (112), der um die Vertiefung herum hervorragt, aufweist, und – das Einspritzen des Formharzes ausgeführt wird, während der Gegenabschnitt gegen die Oberfläche der Funktionsschicht gepresst wird, derart, dass die Vertiefung keine Anpresskraft auf den Detektionsabschnitt ausübt, und derart, dass die Oberfläche der Funktionsschicht außerhalb des Detektionsabschnitts durch den Presser gepresst und in der Dicke reduziert wird, um vertieft zu werden.