JP2002350386A - 半導体イオンセンサ - Google Patents

半導体イオンセンサ

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JP2002350386A
JP2002350386A JP2001158329A JP2001158329A JP2002350386A JP 2002350386 A JP2002350386 A JP 2002350386A JP 2001158329 A JP2001158329 A JP 2001158329A JP 2001158329 A JP2001158329 A JP 2001158329A JP 2002350386 A JP2002350386 A JP 2002350386A
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JP
Japan
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ion
electrode
semiconductor substrate
lead
insulating film
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Withdrawn
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JP2001158329A
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English (en)
Inventor
Yasutaka Arii
康孝 有井
Atsushi Sakai
淳 阪井
Hiroshi Saito
宏 齊藤
Yoshiyuki Sugiura
義幸 杉浦
Masahiro Yamamoto
政博 山本
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板を被覆する際、イオン感応部を被
覆する事が無く、かつ被覆の工程を簡略化することので
きる半導体イオンセンサを提供する。 【解決手段】 半導体イオンセンサ1は、イオン感応部
5を有する半導体基板2と、半導体基板2のイオン感応
部5を除いた全表面及び電極6とリード8の接続部を被
覆する絶縁フィルム10とを備える。絶縁フィルム10
にはイオン感応部5に対応した開口部9が予め設けられ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体イオンセン
サに関するものである。
【0002】
【従来の技術】イオンセンサは溶液中の特定のイオン濃
度を選択的に定量できるという特徴があり、特定イオン
の濃度モニタや水質分析、さらには医療などの広い分野
において使用されている。特に水質分析分野では、水中
に含まれるイオン、例えば水素イオン、塩素イオン、カ
ルシウムイオンなどの定量にイオンセンサが利用されて
いる。以前は、これらイオンセンサにはガラス電極法を
利用したものが用いられていたが、最近では半導体イオ
ンセンサが登場している。
【0003】半導体イオンセンサは、従来のガラス電極
に比して小型化が可能であるが、半導体基板のイオン感
応部以外が被測定溶液と接触すれば劣化が促進されたり
動作が不安定になったりするので、半導体基板のイオン
感応部以外を被測定溶液に接触させない工夫が不可欠で
ある。
【0004】このため、例えば図6に示す半導体イオン
センサ1のように半導体基板2をエポキシ樹脂からなる
封止材3とともに筐体4内に収納することによって半導
体基板2の表面を被覆していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、流動性の樹脂
を用いるために半導体基板2表面を被覆する過程では封
止材3に流動性があるから、イオン感応部の一部が被覆
されて歩留まりが低下することがあり、イオン感応部を
覆って封止材3に開口部9’を形成するためにマスキン
グ等の工程を必要としていた。
【0006】本発明は上記事由に鑑みてなされたもので
あり、その目的はマスキング等の工程を不要としながら
従来よりも歩留まりを向上させた半導体イオンセンサを
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、イオ
ン感応部5と電極6とを有し前記イオン感応部5と前記
電極6とを接続する配線部7を備えた半導体基板2と、
前記電極6と外部回路とを接続するリード8と、前記半
導体基板2の前記イオン感応部5に対応した開口部9が
設けられ少なくとも前記半導体基板2の前記イオン感応
部5を除いた全表面及び前記電極6と前記リード8との
接続部を被覆する絶縁フィルム10とを備えたことを特
徴とするものである。この構成によれば、前記半導体基
板2表面におけるイオン感応部5以外の部分の被覆に絶
縁フィルム10を用い流動性の樹脂を用いないので、イ
オン感応部5が被覆される可能性を低減して歩留まりを
向上させながらもマスキング等の工程が不要であり製造
工程を簡略化することができる。
【0008】請求項2の発明は、請求項1記載の半導体
イオンセンサ1において、前記リード8が前記絶縁フィ
ルム10上に予め形成されて成ることを特徴とするもの
である。この構成によれば、半導体基板2にリード8を
半田付け等する必要がなく、実装工程の簡略化が期待で
きる。また、絶縁フィルム10の開口部9とリード8の
位置関係が固定されているので、リード8の位置合わせ
が容易にできる。
【0009】請求項3の発明は、請求項1又は請求項2
記載の半導体イオンセンサ1において、前記電極6と前
記リード8の少なくとも一方にバンプ11が設けられ、
前記電極6と前記リード8は前記バンプ11を介して接
続されていることを特徴とするものである。この構成に
よれば、前記電極6と前記リード8との接続部における
接触圧がバンプ11の存在しない場合に比して高くなり
接続が強固になると同時にバンプ11の存在によってス
リム化できる。
【0010】請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3
いずれか1項に記載の半導体イオンセンサ1において、
前記電極6と前記リード8とが異方性導電フィルム12
を介して接続されていることを特徴とするものである。
この構成によれば、前記電極6と前記リード8とを接続
する工程を簡略化できる。
【0011】請求項5の発明は、請求項1乃至請求項3
いずれか1項に記載の半導体イオンセンサ11におい
て、前記電極6と前記リード8とが異方性導電樹脂13
を用いて接続されていることを特徴とするものである。
この構成によれば、前記電極6と前記リード8とを接続
する工程を簡略化できる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【0013】半導体イオンセンサとして、以下の実施形
態ではISFETを備えたものを想定する。
【0014】(実施形態1)本実施形態の半導体イオン
センサ1は図1及び図2に示すように、半導体基板2の
主表面上にイオン感応部5と、イオン感応部5のソース
電極及びドレイン電極に夫々対応する2つの電極6と、
電極6とイオン感応部5の対応する電極とを夫々接続す
る配線部7とを設けてISFETを形成している。ま
た、半導体イオンセンサ1は電極6と外部回路とを接続
するリードフレーム状のリード8を有する。そして半導
体基板2はイオン感応部5に対応する開口部9を備えた
絶縁フィルム10によって被覆されている。
【0015】かかる半導体イオンセンサ1の製造工程に
おいて半導体基板2を被覆する際には、まず、下側絶縁
フィルム10aの上に主表面を上にして半導体基板2を
固定する。下側絶縁フィルム10aと半導体基板2との
固定には従来用いられている接着剤を用いる。ここに、
下側絶縁フィルム10aが半導体基板2の全周囲に延設
されるように下側絶縁フィルム10aの形状及び半導体
基板2の貼り付け位置を設定する。接着後、半導体基板
2の電極6にリード8を直接接続する。次に、半導体基
板2の主表面を覆うことのできる形状であって半導体基
板2のイオン感応部5に対応した開口部9を設けた上側
絶縁フィルム10bの片面に接着剤を塗布し、塗布面を
半導体基板2に向けてイオン感応部5と開口部9が完全
に重なるように半導体基板2と上側絶縁フィルム10b
を接着する。その後、下側絶縁フィルム10aと上側絶
縁フィルム10bとを加熱し、接合させる。上述のよう
にして、図1及び図2に示すように電極6とリード8と
の接続部及び半導体基板2のイオン感応部5を除いた全
表面が下側及び上側絶縁フィルム10a,10bを一体
化した絶縁フィルム10によって被覆される。
【0016】以上のようにして得られた半導体イオンセ
ンサ1は、絶縁フィルム10を用いるためイオン感応部
5が被覆されることによる歩留まり低下は発生せず、且
つ従来のようなマスキング等の工程を経る必要がない。
【0017】なお、本実施形態においては2枚の下側絶
縁フィルム10a,10bで挟むことによって半導体基
板2を被覆したが、イオン感応部5を除いた半導体基板
2の全表面が被覆されるのであれば絶縁フィルム10の
枚数や形状は問わない。
【0018】(実施形態2)本実施形態の半導体イオン
センサ1は、リード8が下側絶縁フィルム10a上に形
成されており、図3に示すように電極6とリード8とが
電極6上に形成されたバンプ11を介して接続されてい
る。その他の構成は実施形態1と同様である。
【0019】かかる半導体イオンセンサ1の製造工程に
おいて半導体基板2の表面を被覆する際には、まず、実
施形態1と同様にして下側絶縁フィルム10aに半導体
基板2を接着する。その後、電極6上にバンプ11を形
成する。バンプ11の材質、形状、及び形成方法は電極
6間のブリッジが発生しないものであればよい。バンプ
11形成後、半導体基板2の主表面を覆うことのできる
形状であって前記半導体基板2のイオン感応部5に対応
した開口部9が設けられた上側絶縁フィルム10bの片
面に接着剤を塗布し、塗布面を半導体基板2に向けて開
口部9がイオン感応部5と完全に重なるように半導体基
板2と上側絶縁フィルム10bを接着する。ここで上側
絶縁フィルム10bの半導体基板2側の面にはリード8
が銀ペーストの転写等によって予め形成されている。そ
の後、熱と適当な圧力とを加えて下側絶縁フィルム10
aと上側絶縁フィルム10bとを接合させる。上述のよ
うにして、図3に示すように電極6とリード8との接続
部及び半導体基板2のイオン感応部5を除いた全表面が
下側絶縁フィルム10a及び上側絶縁フィルム10bを
一体化した絶縁フィルム10によって被覆される。
【0020】この構成によれば、直接接続した場合の電
極6とリード8の接触圧に比してバンプ11とリード8
の接触圧が高いため、接続が強固になる。また、リード
8が上側絶縁フィルム10b上に形成されているため、
半導体基板2にリードを半田付けする必要がなく、実装
工程の簡略化が期待でき、また電極6とリード8との位
置合わせが容易であるという利点がある。さらに、本実
施形態では下側絶縁フィルム10a接着後にバンプ11
を形成したが、上側絶縁フィルム10b接着前であれば
いつバンプ11を形成してもよい。また、バンプ11が
電極6でなく接続部のリード8側に形成された構成や、
電極6とリード8の両方にバンプが形成された構成でも
よい。
【0021】(実施形態3)本実施形態の半導体イオン
センサ1は、リード8が下側絶縁フィルム10a上に形
成されており、図4に示すように電極6とリード8が異
方性導電フィルム12を介して接続されている。それ以
外の構成は実施形態1と同様である。
【0022】かかる半導体イオンセンサ1を絶縁フィル
ム10で被覆する際には、以下のような手順に従う。ま
ず、実施形態1と同様に下側絶縁フィルム10aを半導
体基板2に接着する。その後、少なくとも両方の電極6
を完全に覆うことのできる形状の異方性導電フィルム1
2を半導体基板2上に両方の電極6を完全に覆うように
被せる。次に、前記半導体基板2の主表面を覆うことの
できる形状であって前記半導体基板2のイオン感応部5
に対応した開口部9が設けられた上側絶縁フィルム10
bの片面に接着剤を塗布し、塗布面を半導体基板2に向
けて開口部9がイオン感応部5と完全に重なるように半
導体基板2と上側絶縁フィルム10bを接着する。ここ
で上側絶縁フィルム10bの半導体基板2側の面にはリ
ード8が銀ペーストの転写等によって予め形成されてい
る。その後、適当な熱と圧力とを加えて下側絶縁フィル
ム10aと上側絶縁フィルム10bとを接合させる。上
述のようにして、図4に示すように電極6とリード8と
の接続部及び半導体基板2のイオン感応部5を除いた全
表面が下側絶縁フィルム10aと上側絶縁フィルム10
bとを一体化した絶縁フィルム10によって被覆され
る。
【0023】この構成によれば、異方性導電フィルム1
2を用いることによって、電極6とリード8とを接続す
る工程を簡略化できるという利点がある。異方性導電フ
ィルム12を被せる前に、電極6上やリード8の接続部
にバンプ11が形成された構成でもよい。
【0024】(実施形態4)本実施形態の半導体イオン
センサ1は図5に示すように、電極6とリード8との接
続に実施形態3における異方性導電フィルム12に代え
て異方性導電樹脂13を用いている。異方性導電樹脂1
3は電極6とリード8とを接続する際にはペースト状で
あって、その後硬化する。その他の構成は実施形態3と
同様である。
【0025】この構成によれば、異方性導電樹脂13を
用いることによって、電極6とリード8とを接続する工
程を簡略化できるという利点がある。なお、本実施例に
おいても電極6とリード8との一方又は両方にバンプ1
1を形成した構成を採用してもよい。
【0026】
【発明の効果】請求項1の発明は、イオン感応部と電極
とを有し前記イオン感応部と前記電極とを接続する配線
を備えた半導体基板と、前記電極と外部回路とを接続す
るリードと、前記半導体基板の前記イオン感応部に対応
した開口部が設けられ前記半導体基板の前記イオン感応
部を除いた全表面を被覆する絶縁フィルムとを備えたこ
とを特徴とするものであり、前記半導体基板表面におけ
るイオン感応部以外の部分の被覆に絶縁フィルムを用い
流動性の樹脂を用いないので、マスキング等の工程を経
る必要が無いことにより被覆工程を簡略化することがで
きるという効果がある。
【0027】請求項2の発明は、請求項1記載の半導体
イオンセンサにおいて前記リードが前記絶縁フィルム上
に予め形成されて成るものであり、半導体基板にリード
を半田付け等する必要がなく、実装工程の簡略化が期待
できるという効果がある。また、絶縁フィルムの開口部
とリードの位置関係が固定されているので、リードの位
置合わせが容易にできるという効果がある。
【0028】請求項3の発明は、請求項1又は請求項2
記載の半導体イオンセンサにおいて、前記電極と前記リ
ードの少なくとも一方にバンプが設けられ、前記電極と
前記リードは前記バンプを介して接続されているもので
あり、この接続部における接触圧がバンプの存在しない
場合に比して高くなり接続が強固になると同時にバンプ
の存在によってスリム化できるという効果がある。
【0029】請求項4の発明は、前記電極と前記リード
とが異方性導電フィルムを介して接続されているので、
前記電極と前記リードとを接続する工程を簡略化できる
という効果がある。
【0030】請求項5の発明は、前記電極と前記リード
とが異方性導電樹脂を用いて接続されているので、前記
電極と前記リードとを接続する工程を簡略化できるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1を示す正面図である。
【図2】同上の断面図である。
【図3】本発明の実施形態2を示す断面図である。
【図4】本発明の実施形態3を示す断面図である。
【図5】本発明の実施形態4を示す断面図である。
【図6】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 半導体イオンセンサ 2 半導体基板 5 イオン感応部 6 電極 7 配線 8 リード 9 開口部 10 絶縁フィルム 11 バンプ 12 異方性導電フィルム 13 異方性導電樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 27/46 351K 353A 353Z G (72)発明者 齊藤 宏 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 杉浦 義幸 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 山本 政博 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イオン感応部と電極とを有し前記イオン
    感応部と前記電極とを接続する配線部を備えた半導体基
    板と、前記電極と外部回路とを接続するリードと、前記
    半導体基板の前記イオン感応部に対応した開口部が設け
    られ少なくとも前記半導体基板の前記イオン感応部を除
    いた全表面及び前記電極と前記リードとの接続部を被覆
    する絶縁フィルムとを備えたことを特徴とする半導体イ
    オンセンサ。
  2. 【請求項2】 前記リードが前記絶縁フィルム上に予め
    形成されて成ることを特徴とする請求項1記載の半導体
    イオンセンサ。
  3. 【請求項3】 前記電極と前記リードの少なくとも一方
    にバンプが設けられ、前記電極と前記リードは前記バン
    プを介して接続されていることを特徴とする請求項1又
    は請求項2記載の半導体イオンセンサ。
  4. 【請求項4】 前記電極と前記リードとが異方性導電フ
    ィルムを介して接続されていることを特徴とする請求項
    1乃至請求項3いずれか1項に記載の半導体イオンセン
    サ。
  5. 【請求項5】 前記電極と前記リードとが異方性導電樹
    脂を用いて接続されていることを特徴とする請求項1乃
    至請求項3いずれか1項に記載の半導体イオンセンサ。
JP2001158329A 2001-05-28 2001-05-28 半導体イオンセンサ Withdrawn JP2002350386A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007316038A (ja) * 2006-05-29 2007-12-06 Kobe Steel Ltd ダイヤモンド電極及びダイヤモンド電極部材
JP2011180158A (ja) * 2011-06-23 2011-09-15 Kobe Steel Ltd ダイヤモンド電極部材

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