JP2002529733A - 湿度測定のための装置 - Google Patents
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Abstract
Description
部材を有するセンサユニットが平らな担持部材に設けられている。この担持部材
は、例えば印刷基板あるいは基板である。この場合、印刷基板上に設けられた信
号発生及び信号処理のための電気的な構造要素と、センサユニット或いは本来の
湿度に感知するセンサ部材の間の必要な電気的な接触は、ボンディングワイヤ及
びこれに相応するはんだ付け接続部材によって行われる。またこの接触は選択的
に接続線を介してセンサユニットにおいて行われ、このセンサユニットは担持部
材の側では適当な接触穿孔内に挿入され、印刷基板の他の側でははんだ付け接合
されている。しかしこの様式の接触の実施形は高い製造技術的な労力を必要とし
、特にこの労力は大量生産の場合において不利である。湿度測定のためのこの様
式のセンサユニットを有する印刷基板の自動化された実装は、この接触方式によ
って不可能であるか或いは可能であるとしても困難である。
択的なシステムは公知であり、このシステムの場合、例えばセンサはその湿度セ
ンサの湿度に感知するセンサ面を有する湿度センサの様式で、適当な担持基板の
凹部の上方に設けられている。センサ部材の電気的な接触は、フリップチップ技
術によって行われる。この提案された装置において、ある種の担持基板材料を使
用した場合に湿度測定値の不正という結果となることが不利であることは明らか
である。
装置を提供することである。特に上記の装置において、使用される構造要素の可
能な限り簡単な電気的な接触が求められる。更にこの湿度測定値はこの装置の構
成によって、可能な限り不正になることはない。
。
れる。
あるいは担持部材における自動的な実装を可能にする。何故ならば、これらのセ
ンサユニットがSMD(表面実装デバイス)として形成されているからである。
その際これらのセンサユニットは、本発明により形成された担持部材の所定の位
置上にSMD実装自動機械によって自動的に置かれ、そこに固定され並びに電気
的に接触される。センサユニットの完全接触或いは同時接触は、例えばはんだ付
け接合によるか、あるいは導電性接着剤を用いる固定によって行われる。手動に
よる個別の接触と、あるいはここにおいて使用可能なフリップチップ技術による
実装と比較して、必要な工程の明確な低減が結果として生じる。
定操作における本発明による装置の故障の無い機能を保証する。従ってセンサユ
ニット近傍での場合によっては生じる不正を引き起こす微小雰囲気の形成は防止
される。
は、根本的に本発明の範囲内であり、即ち当然、以下に記載される構成は全く異
なる所与の要件に適合可能である。従って、湿度測定装置の容量型の実施形と同
様に抵抗型の実施形も、本発明により実現可能である。
以下の記載から得られる。次に図1及び2を基にして、本発明による装置の実施
例を説明する。図1には、湿度測定のための装置についての平面図が概略的な形
状で図示されており、図2はこの装置の断面図を示す。
体された電気的なパターン導線5a,5b、また電気的な構造要素等々を有する
、一層あるいは多層の印刷基板として構成された担持部材2を備えている。印刷
基板材料は、例えばガラス繊維強化の例えば周知の標準規格印刷基板材料FR4
のようなエポキシ樹脂である。
.1及びその他の部材を含むセンサユニット1は設けられている。このセンサ部
材1.1は、公知の方法で形成されており、かつその都度の湿度に依存して電気
的な特性値を変化させる。抵抗型湿度センサ装置の場合に上記のことは、適当な
センサ部材1.1の湿度に感知する電気抵抗であり、容量型湿度センサ装置の場
合には、当該センサ部材1.1の測定された容量が湿度依存的に変化する。特に
有利には、その際センサユニット1におけるセンサ部材1.1は、薄い被膜また
は薄膜センサとして形成されており、これは例えば、教書ハー.エル.トレンク
ラー、エー.オーベルマイアー共著、「センサ技術」(Sensortechn
ik)、第20.4章、1245〜1250頁、スプリンガー出版社、1998
年刊行、に記載されている。センサユニット1あるいはセンサ部材1.1の有利
な実施例に関しての更なる詳細については、後に続く図の記載を参照されたい。
図2には、センサユニット1の構造が単に図式的に描写されている。
ており、即ち担持部材2に向けられているセンサユニット1のその面上に設けら
れている。湿度に感知するセンサ部材1.1がその都度の周囲環境と相互作用を
始めること、即ち例えば周囲湿度がセンサ部材1.1に容量変化をもたらすこと
を保証するために、本発明により担持部材2は、少なくとも一つの凹部6を、セ
ンサユニット1が設けられる領域内に有する。凹部6の上方にセンサユニット1
は設けられ、その際センサユニット1の湿度に感知するセンサ部材1.1が凹部
6の方向に整向されて設けられている。センサ部材1.1が、容量型測定装置内
で誘電体としての機能を果たす薄い被膜として形成されている場合、この被膜表
面は凹部6の方へ向けられている。特に有利には、このことはこの被膜面が凹部
6に、さもなければ凹部6の面に対して平行に隣接して設けられるように行われ
る。
配置は、凹部に関して湿度のやり取りがセンサ部材と周囲環境の間で出来る限り
支障無く行われ得るように設けられていることだけが重要なことである。
ユニット1あるいはセンサ部材1.1の当該底面より多少大きく選択される。上
記のことは、測定されるべき空気に関して完全なセンサユニット1の有利な周囲
の流れを、また従ってセンサ部材1.1に関する改善された湿度のやり取りをも
たらす。
接触のために、更に本発明によりセンサユニット1あるいはセンサ部材1.1の
全ての接触領域あるいは接触パッドは、担持部材2に設けられているその側面上
に配置するように設けられている。この方法によって、いわゆるセンサユニット
1のフリップチップ接合は、担持部材2上で可能である。例えばこの接触技術の
更なる詳細と利点に関しては、教書ハー.エル.トレンクラー、エー.オーベル
マイアー共著、「センサ技術」(Sensortechnik)、第6.6.2
.2章、277〜278頁、スプリンガー出版社、1998年刊行を参照された
い。 従って、図1および2の図示された実施例において、センサ部材1.1の接触領
域あるいは接触パッドは、センサユニット1の裏面上に設けられている。センサ
部材1.1の接触領域は、接触部材7a,7bの助けにより接触領域と担持部材
2上で導電的に結合される。
実施の形態において、担持部材2の接触領域上に接触部材は適当なはんだペース
トの様式で設けられる。センサユニット1は、引き続いて担持部材2上の適切な
場所に位置決めされる。その場合に本来の接触は、公知の方法にあって、全体の
装置のリフロー炉内での再溶融はんだ付けによって行われる。これに対して選択
的に、センサ側の接触領域と担持体側の接触領域との間の接触部材7a,7bは
、導電性のはんだ材料あるいは導電性接着剤から成るいわゆる「バンプ」あるい
は隆起部分であっても良い。電気的な接触と同時に、接触部材7a,7bは更に
担持部材2上でのセンサユニット1の固定を保証する。
こで両方の電極の間で本来のセンサ部材1.1が活性被膜として設けられており
、この被膜の容量が水の吸着作用に基づいて湿度依存的に変化する。センサユニ
ット1の実施例の詳細な構造に関しては、図3及び4を参照されたい。
と結合されており、従ってこれらのパターン導線がセンサユニット1を概略に示
されている電子機器ユニット10と結合する。更にこの電子機器ユニット10は
、電気的な構造要素を信号発生及び/または信号処理のために持っている。その
際この電子機器ユニットは、例えば抵抗、コンデンサー、コンパレーター、演算
増幅器、並びに場合によってはマイクロプロセッサー、等々が重要な要素である
。
担持部材材料に基づく測定値の不正が発生しないことを保証するために、一連の
更なる処置が設けられている。材料が強い湿分の吸収あるいは湿分の放出を示す
担持部材2として選択された場合、特にその場合にこれらの処置は講じられる。
さもないと印刷基板材料FR4の場合、センサユニット1の周囲において誤計測
を誘起する微小雰囲気が形成される。この理由から、本発明による装置の図示さ
れた実施例において、担持部材2はほぼ完全な被膜3を備えるように配置されて
いる。この目的で、担持部材2あるいは印刷基板は、銅から成る被膜3がほぼ面
の全体に形成される。上記の場合、被膜3は図2の実施例において担持部材2の
縁部あるいはエッジ部にも設けられている。同様に、その凹部の中にセンサ部材
1.1が設けられている凹部6の領域で、この凹部6の内側縁部には被膜3が形
成されていることを指摘しておきたい。
様式のほぼ完全な被膜は、適当な被膜材料によって行われ、そして結果としてそ
こでは不正を引き起こす微小雰囲気の形成が防止される。その際、それぞれの被
膜材料は、それぞれの担持部材材料による望ましくない湿分の吸収及び/または
湿分の放出を防止する機能を基本的に持っている。銅に対して選択的にあるいは
付加的に、被膜材料として例えば他の材料も使用可能である。従って銅被膜に対
して付加的にあるいは選択的に、それぞれニッケル被膜、金被膜あるいは錫被膜
を設けることができる。
けられている範囲においては設けられておらず、このことは図2に示されている
。更に図1において明らかなように、担持部材2上でパターン導線5a,5bに
対してこの様式の被膜は、更に直接に隣接して設けられてなく、その結果として
これらパターン導線5a,5bを銅被膜から絶縁する。有利な実施の形態におい
て、同様にパターン導線は銅すなわちそれぞれの被膜材料から成り、従って担持
部材2の面の全体の被膜の後に、銅による適当な構造処置によって、これらの必
要なパターン導線は形成される。例えばこの事は、公知の方法でエッチング処理
によって行われる。
ダーレジストの様式で、別の第2の被膜4を更にほぼ面の全体に備えている。た
だ担持部材2の、センサユニット1の電気的な接触が行われる接触領域において
だけは、第2の被膜4も設けられていない。適当なソルダーレジストの選択に関
して、この目的のためにも他方また可能な限り少ない湿分の吸収あるいは湿分の
放出を示す材料が選択され、従って障害となり測定値の不正を引き起こす微小雰
囲気はセンサユニット1の領域において形成しない。特に適当には、この目的の
ため例えば2%より少ない湿分を吸収するソルダーレジストである。
、図3はセンサユニット1の、担持部材2の方に向けられている裏面を示し、図
4ではセンサユニット1の詳細な断面図である。
る担持基板1.3により形成され、この担持基板上に本来の湿度に感知するセン
サ部材1.1並びに接触領域1.2a,1.2bが設けられている。薄膜技術で
形成されるセンサ部材1.1はまた、直接に担持基板1.3上に設けられている
平面状で金属質のベース電極1.1c、この電極の上に設けられた湿度に感知す
る重合体被膜1.1b、並びにこの電極の上に設けられた湿度透過性の被覆電極
1.1aから形成される。両方の電極1.1aと1.1cの間の重合体被膜1.
1bは誘電体としての機能を果たし、その都度の湿度に依存してその湿度の容量
を変化させ、従って公知の方法で周囲湿度の容量型測定に用いられる。重合体被
膜1.1b用の適当な材料として、例えばポリイミドが考慮に値する。
2bあるいは接触パッドによって結合されており、電極1.1aと1.1cを介
して図1に示したように電子機器ユニット10とあるいは他の構造要素と結合さ
れている。ガラス担持基板の典型的な厚さは500から600μmの範囲にあり
、このガラス担持基板の上に設けられる被膜1.1a、1.1b、1.1cの厚
さは、典型的に2から3μmの範囲にある。
示したにすぎない。従って湿度測定に関する他のセンサユニットも使用可能であ
り、これらの他のセンサユニットにおいて、その都度の湿度に感知するセンサ部
材が他の電気的な特性値を湿度依存的に変更し、例えば抵抗型センサ部材も使用
可能、等々である。それに加えて、厚膜技術において構築されるセンサユニット
も使用可能であり、あるいは半導体材料を使用したセンサユニットも使用可能で
ある。勿論また基板材料として、ガラスに対する代案は考慮に値し、例えばセラ
ミックあるいはまたシリコン、等々がこの目的に属している。従って上に記載し
た実施例以外の一連の実施形態の可能性は、本発明の範囲である。
る。
Claims (15)
- 【請求項1】 湿度に感知するセンサ部材を有するセンサユニットおよび担
持部材から成る様式の湿度測定のための装置において、以下の特徴すなわち、 a)担持部材(2)が凹部(6)を持ち、この凹部の上にセンサユニット(1)
が設けられていて、その際、湿度に感知するセンサ部材(1.1)が凹部(6)
の方向に整向されており、 b)担持部材(2)並びにセンサユニット(1)は電気的な接触領域(1.2a
,1.2b)を有し、その際、このセンサ側接触領域が担持部材(2)に向いた
センサユニット(1)のその側面に設けられており、 c)担持部材(2)には、少なくとも一つの部分領域においてセンサユニット(
1)に対して隣接して被膜(3)が取り付けられており、この被膜が可能な限り
少ない湿分を吸収し及び/または放出するように構成されていること、 を特徴とする湿度測定のための装置。 - 【請求項2】 担持部材(2)は、ほぼその表面全体に被膜(3)を備えて
いることを特徴とする請求項1に記載の湿度測定のための装置。 - 【請求項3】 被膜(3)用の材料として、金が選択されていることを特徴
とする請求項1に記載の湿度測定のための装置。 - 【請求項4】 被膜(3)用の材料として、銅が選択されていることを特徴
とする請求項1に記載の湿度測定のための装置。 - 【請求項5】 担持部材(2)のエッジ領域も、凹部(6)の領域において
被膜(3)で覆われていることを特徴とする請求項1に記載の湿度測定のための
装置。 - 【請求項6】 担持部材(2)の全てのエッジ領域は、被膜(3)で覆われて
いることを特徴とする請求項1に記載の湿度測定のための装置。 - 【請求項7】 センサユニット(1)は担持基板(1.3)を備え、この担
持基板上に薄膜技術で形成されるセンサ部材(1.1)並びに電気的な接触領域
(1.2a,1.2b)が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の湿
度測定のための装置。 - 【請求項8】 センサ部材(1.1)は、ベース電極(1.1c)、この電
極の上に設けられた重合体被膜(1.1b)、並びにこの重合体被膜上に設けら
れた湿度透過性の被覆電極(1.1a)を備えていることを特徴とする請求項7
に記載の湿度測定のための装置。 - 【請求項9】 センサ部材(1.1)は、その都度の湿度に依存して電気的
な特性値を変化させることを特徴とする請求項1に記載の湿度測定のための装置
。 - 【請求項10】 担持部材(2)は、一層あるいは多層の印刷基板として形
成されていることを特徴とする請求項1に記載の湿度測定のための装置。 - 【請求項11】 担持部材(2)の凹部(6)の大きさが、この担持部材(
2)の方に向けられたセンサユニット(1)の底面より多少大きく選択されてい
ることを特徴とする請求項1に記載の湿度測定のための装置。 - 【請求項12】 担持部材(2)上に、更に電気的なパターン導線(5a,
5b)は設けられ、これらのパターン導線が担持部材(2)の接触領域を介して
、センサ部材(1.1)を後続して設けられた他の電気的な構造要素と結合して
いることを特徴とする請求項1に記載の湿度測定のための装置。 - 【請求項13】 パターン導線(5a,5b)は、担持部材(2)上で同様
に被膜(3)の材料から成り、しかも担持部材(2)のその他の領域において被
膜部(3)から絶縁されていることを特徴とする請求項12に記載の湿度測定の
ための装置。 - 【請求項14】 担持部材(2)の表面は、接触領域上を除いて面の全体に
、可能な限り少ない湿度吸収率を有するソルダーレジスト(4)で覆われている
ことを特徴とする請求項12に記載の湿度測定のための装置。 - 【請求項15】 センサ部材(1.1)の接触領域(1.2a,1.2b)
と担持部材(2)の接触領域の間で、導電性の接触部材(7a,7b)が設けら
れていることを特徴とする請求項1に記載の湿度測定のための装置。
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