JP2006060015A - 電極保護構造を有するセンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】集積回路化されて基板等に実装される各種センサについて、より簡易且つ的確にその電極保護を図ることのできる電極保護構造を有するセンサおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】センサとしての感知部１を備えるチップ部２と、該チップ部２が搭載される基板部３とがボンディングワイヤ４を介して電気的に接続される。そして、この電気的な接続部が硬化したゲル５によって選択的に覆われる。ここで、硬化したゲル５は、例えば直方体状に形成され、ボンディングワイヤ４も含めて、それら電気的な接続部が外部雰囲気から遮断される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば湿度センサ等に採用して好適な電極保護構造を有するセンサおよびその製造方法に関する。

従来よりこの種の電極保護構造を有するセンサとしては、例えば湿度センサがある。周知のように、この湿度センサを構成するセンサ素子は、半導体基板上やガラス基板上に形成されて、処理回路チップにワイヤボンディングされたり、あるいはプリント基板に半田付けされたりして実装される。

ここで、参考までに、このような湿度センサの構成の一例と、その動作原理について、図面を参照しつつ、その概要を簡単に説明する。なお、単に「湿度」といった場合、一般には、大気中に実際に含まれている水蒸気の量と、大気がその温度で含み得る最大限の水蒸気の量（飽和水蒸気圧）との比を百分率で表す相対湿度と、１気圧で１立方メートルの空気中に含まれる水蒸気量をグラム数で表した絶対温度とがある。そして、ここで述べる湿度センサは通常、上記相対湿度を測定するセンサとして用いられる。

図１１は、いわゆる容量変化型の湿度センサの電気的な構成についてその一例を示したものである。この湿度センサは、集積回路として、大きくは感知部１０、スイッチドキャパシタ回路２０、サンプルアンドホールド回路（Ｓ／Ｈ）３０、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４０、増幅器５０、温度センサ６０等を備えて構成されている。

このうち、図１１に等価回路にて示した上記感知部１０は、図１２（ａ）にその平面構造を示すように、大きくは感湿部１０ａとリファレンス部１０ｂとを有して構成されている。そして、感湿部１０ａは、誘電体膜にて絶縁された櫛歯状の電極（配線）１３ａ、１３ｂと、それら電極１３ａ、１３ｂおよび誘電体膜を覆う態様で配設された感湿膜１５とから構成されている。また、リファレンス部１０ｂは、同じく誘電体膜にて絶縁された櫛歯状の電極（配線）１３ｂ、１３ｃから構成されている。

また、特に、上記感湿部１０ａは、図１２（ｂ）に図１２（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面構造を示すように、例えばＳｉ基板１１上に酸化膜（ＳｉＯ_２）１２を形成した後、上記電極１３ａ、１３ｂをアルミニウム（Ａｌ）等で形成する。そしてその後、例えばプラズマＣＶＤ（化学蒸着）法によって上記誘電体膜としての窒化膜（Ｐ−ＳｉＮ）１４が堆積形成されることによって、上記電極１３ａ、１３ｂ間が絶縁される。そして、この窒化膜１４の上にポリイミド等からなる上記感湿膜１５がコーティングされる。一方、上記リファレンス部１０ｂについてはその断面構造の図示を割愛しているが、基本的には図１２（ｂ）に示される構造から上記感湿膜１５を除いた構造となる。すなわち、上記感湿膜１０ａのみが外部に露出する態様で設けられ、その静電容量Ｃ１は、櫛歯状の電極間の合成容量として求められる。例えば、図１２（ｂ）に併せて示されるように、その一部分をとってみれば、同静電容量Ｃ１は、窒化膜１４の静電容量Ｃ１１およびＣ１３と感湿膜１５の静電容量Ｃ１２との合成容量として求められる。すなわち、上記感湿部１０ａに大気中の水分等が付着すると、感湿膜１０ａの誘電率が変わり、静電容量Ｃ１２の値が変化することから、このような静電容量Ｃ１２の変化量を加えて全体の合成容量（静電容量）Ｃ１が決定される。

また、上記リファレンス部１０ｂの静電容量Ｃ２も、同様にして櫛歯状の電極間の合成容量として求められる。すなわち、この静電容量Ｃ２は、図示は割愛しているが、上記誘電体膜となる窒化膜の静電容量と窒化膜の上部の静電容量との合成容量として求められる。この例では、リファレンス部１０ｂは外部に露出されない構造であるため、大気中の湿度等に影響されず、その合成容量（静電容量）Ｃ２は常に一定の値となる。

そして、この湿度センサでは、上述した湿度の変化を上記静電容量Ｃ１の変化として検出し、上記固定の静電容量Ｃ２に対するこの静電容量Ｃ１の変化を端子Ｐｏから取り出すとともに、図１１に示したスイッチドキャパシタ回路２０を通じて電圧値Ｖｏに変換するようにしている。このスイッチドキャパシタ回路２０は、先の図１１に示されるように、演算増幅器２１と、該演算増幅器２１の帰還路に並列接続されたコンデンサ（帰還容量）ＣｆおよびスイッチＳＷとを備えて構成されている。なお、上記演算増幅器２１には、その反転入力端子に上記端子Ｐｏから出力される信号が入力され、非反転入力端子には、例えば端子Ｐ１およびＰ２間に印加される電圧Ｖｃｃの半分の電圧、すなわち「Ｖｃｃ／２」の電圧が与えられる。なお、ここで、Ｖｃｃ／２とは、上記静電容量Ｃ１および静電容量Ｃ２が等しい状態のときに端子Ｐｏに現れる電圧に相当する。また、上記感知部１０の上記端子Ｐ１および端子Ｐ２間には、所定の周波数にて、電圧０Ｖと電圧Ｖｃｃとの間で互いに逆の位相で交番する交番信号が定期的に印加され、スイッチドキャパシタ回路２０の上記スイッチＳＷは、これら各交番信号（電圧）の交番に同期してＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）制御される。このような動作が繰り返される中で、スイッチドキャパシタ回路２０によりＣ（容量）−Ｖ（電圧）変換された電圧Ｖｏは、サンプルアンドホールド回路３０にて適宜にサンプルホールドされ、このサンプルホールドされた信号がローパスフィルタ４０に入力されて、その高周波成分が除去される。そして、このローパスフィルタ４０の出力は、増幅回路５０にてゲイン調整が行われた後、湿度情報を示す信号として、例えばダイオード等によって構成される温度センサ６０の出力とともに外部に出力される。すなわちこの湿度センサでは、このような湿度情報と温度情報とに基づいて前述した相対湿度を求めるようにしている。

なお、この湿度センサにあっては、図１１に示される各端子Ｔ１〜Ｔ４、すなわち上記湿度情報が出力される端子Ｔ１、上記温度情報が出力される端子Ｔ２、および給電端子Ｔ３、Ｔ４が、前述した基板等にワイヤボンディング、あるいは半田付けされるようになる。

ところで、このような湿度センサにあっては、その使用時に湿度雰囲気にさらされるため、上記ワイヤボンディングされたワイヤや半田等を湿度から保護する必要がある。そこで従来は、例えば特許文献１に記載のセンサのように、感湿部の側面及び上面の周縁部に所定の弾性率を持つ絶縁物を被覆することで、高温高湿の環境中等においても水分の滞留を防ぐ構造のものなども提案されている。また、これ以外にも、従来のプリント基板上に形成される湿度センサでは、ヒューミシールを使用するなどして、感湿部を除く実装面全体を保護するようにしたものなどもある。
特開平０７−３００１５号公報

ところで、上記特許文献１に記載のセンサのように、感湿部の側面及び上面の周縁部に所定の弾性率を持つ絶縁物を被覆することとすれば、高温高湿の環境中においても水分の滞留を防ぎ、湿度センサの特性が劣化しないようにすることは確かにできる。しかしこの場合には、次のような不都合が生じることにもなる。

すなわち、上述のような構造では、湿度センサを例えば図１０に例示した態様で１チップに集積化し、これをプリント基板等に実装しようとした場合、感湿部を除いてヒューミシール等を塗布すること自体が困難である。しかも、このようなヒューミシール等を塗り分けようとすると、工程の複雑化およびコストアップにもつながる。また、電極（端子）の保護にシリコーン系のゲルを使用することも考えられるが、この場合には、塗布する際の流動性が新たに問題となる。

なお、湿度センサに限らず、電極の保護を必要とする特に半導体センサ等の集積回路からなるセンサにあっては、その的確な電極保護が困難であるこうした実情は概ね共通したものとなっている。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、集積回路化されて基板等に実装される各種センサについて、より簡易且つ的確にその電極保護を図ることのできる電極保護構造を有するセンサおよびその製造方法を提供することにある。

こうした目的を達成するため、請求項１に記載の電極保護構造を有するセンサでは、センサとしての感知部を備えるチップ部と該チップ部が搭載される基板部とが電極を介して電気的に接続されて且つ、それら電気的な接続部が硬化したゲルによって選択的に覆われてなる構造とする。

このように、電気的な接続部を硬化したゲルによって選択的に覆う構造とすることにより、該電気的な接続部を外部雰囲気から遮断して、例えば湿度雰囲気等から電気的な接続部のみを選択的に保護することができるようになる。このため、たとえ集積化されて基板上に実装される各種センサであっても、より簡易且つ的確にその電極保護を図ることができるようになる。

また、上記硬化したゲルの形状については、例えば請求項２に記載の発明によるように、
（イ）直方体状に形成されてなるもの。
あるいは、請求項３に記載の発明によるように、
（ロ）少なくともその一面が所定の曲率をもって湾曲形成されてなるもの。

あるいは、請求項４に記載の発明によるように、
（ハ）少なくともその一面が鋭角をもって傾斜して形成されてなるもの。
あるいは、請求項５に記載の発明によるように、
（ニ）電極の各々がワイヤボンディングにて接続されているとするときに、ボンディングワイヤの接続形状に沿う形状にて形成されてなるもの。
等々が採用可能である。特に、上記（イ）の形状は、その実現が容易であり、また上記（ロ）および（ハ）の形状は、より少量のゲルで上記電気的な接続部の保護を図ることが可能となる。そして、特に上記（ニ）の形状は、無駄のない最も理想的なかたちで、同電気的な接続部を的確に保護することができる形状でもある。

また、請求項６に記載の発明では、前記チップ部の電極と前記基板部の電極とが、例えば半田バンプや金バンプ等の金属バンプによって電気的に接続されている場合、前記硬化したゲルを、少なくとも前記チップ部と前記基板部との間の前記金属バンプを覆う態様で形成する。このような、いわゆるフリップチップを対象とする場合には、硬化したゲルについてもこれを、少なくともチップ部と基板部との間の金属バンプを覆う態様で形成することで足りる。しかもこの場合、通常は上記ボンディングワイヤの高さよりもフリップチップの実装高さの方が低くなるため、この隙間に形成される上記硬化したゲルの量についてもこれを好適に削除することができるようになる。

しかもこのようなフリップチップの場合、さらに請求項７に記載の発明によるように、前記感知部を前記チップ部の前記基板部と対向する面に設け、前記感知部と前記金属バンプとの間に前記ゲルを堰き止める態様で前記金属バンプと同じ厚さを有する堰を設けるようにすれば、感知部への汚染物質等の付着を抑制することができるとともに、上記ゲルの上記感知部への干渉も好適に回避することができるようになる。

一方、こうした電極保護構造を有するセンサの製造方法として、請求項８に記載の発明では、
（ａ）前記チップ部が搭載された基板部を前記チップ部の感知部が重力方向上方となり前記電気的な接続部が重力方向下方となるように立てた状態で、同基板部に前記電気的な接続部の周囲を重力方向下方から覆う態様でその上部が開口されているポケット状の治具を取り付ける工程。
（ｂ）前記治具と前記基板部との間に前記電気的な接続部が完全に浸されるように硬化可能なゲルを注入する工程。
（ｃ）前記硬化可能なゲルを硬化させる工程。
（ｄ）前記ゲルが硬化したのち前記治具を取り外す工程。
といった各工程を備えることとしている。このような製造方法によれば、先の請求項１に記載の発明にかかる電極保護構造を有するセンサについてこれを、容易に、しかも極めて安定に製造することができるようになる。また、こうした製造方法によれば、同電極保護構造を有するセンサの量産も容易である。

また、請求項９に記載の発明によるように、前記治具として、前記注入される硬化可能なゲルと接触する内壁面に樹脂コーティングが施されたものを用いることで、ゲルの硬化後における治具の取り外しをより容易に行うことができるようになる。なお、コーティングする樹脂としては、例えばフッ素樹脂等が望ましい。

あるいは、請求項１０に記載の発明によるように、前記治具として、前記基板部の前記治具が取り付けられる面には該治具の前記基板部と当接される辺の形状に対応して凹部あるいは凸部を設けておき、前記治具として、前記基板部と当接される辺に前記基板部の前記凹部あるいは凸部と係合される凸部あるいは凹部が設けられたものを用いることとすれば、前記基板部と前記治具との着脱が容易になるとともに、それらの密着性をより高めることができるようにもなり、より安定したゲルの注入、並びに硬化、さらにはゲル硬化後の治具の取り外しが可能となる。また、基板部と治具との間にこのような係合構造が設けられることで、別途に接合用クランプ等を用いる必要もなくなる。

またあるいは、請求項１１に記載の発明によるように、前記治具として、前記基板部の前記治具が取り付けられる面、および前記治具の前記基板部と当接される辺の少なくとも一方に粘着シートを貼り付けておくことによっても、前記基板部と前記治具との着脱が容易になるとともに、それらの密着性をより高めることができるようにもなる。

また、請求項１２に記載の発明によるように、前記治具として、前記ゲルが硬化したのち同治具の取り外しを補助するための空気孔が設けられたものを用いることとすれば、特にゲルの硬化後における同治具の取り外しをより容易なものとすることができるようになる。

ところで、前記基板部は、その配線の敷設態様によっては前記治具との密着性が損なわれることもある。この点、請求項１３に記載の発明によるように、前記治具の該基板部と当接される辺の形状に沿うかたちで配線を敷設しておくことで、配線の敷設態様に起因して前記治具と前記基板部との間に隙間ができるようなこともなくなる。すなわち、前記基板部の配線によって、治具と基板部との密着性が損なわれるようなこともなくなる。

また、請求項１４に記載の発明によるように、前記硬化可能なゲルとしては、熱硬化性のゲルを用いることが特に有効である。このように、熱硬化性のゲルを用いることで、ゲルの硬化を促進することができ、ひいては上述した電極保護構造を有するセンサの生産効率をより高めることができるようになる。

また、これらの各製造方法において用いる前記治具の形状としては、例えば請求項１５に記載の発明によるように、
（イ’）直方体状のポケット形状を有するもの。

あるいは、請求項１６に記載の発明によるように、
（ロ’）重力方向下方の面がその下方から上方にかけて所定の曲率をもって湾曲形成されたポケット形状を有するもの。

あるいは、請求項１７に記載の発明によるように、
（ハ’）重力方向下方の面が鋭角に傾斜されたポケット形状を有するもの。
あるいは、請求項１８に記載の発明によるように、
（ニ’）前記チップ部の前記基板部への搭載に際し、前記電極の各々がワイヤボンディングにて接続されるものであるときに、ボンディングワイヤの接続形状に沿うかたちのポケット形状に形成されたもの。
等々が採用可能である。これら（イ’）〜（ニ’）の形状を有する治具を用いることで、それぞれ上記（イ）〜（ニ）として示した形状にて硬化されたゲルを容易に形成することができる。

また一方、前記チップ部が金属バンプによる電気的な接続によって前記基板部に搭載されるとともに、前記感知部は前記チップ部の前記基板部と対向する面に設けられるフリップチップである場合には、請求項１９に記載の発明によるように、前記チップ部および前記基板部のいずれか一方の前記感知部と前記金属バンプとの間に同金属バンプと同じ厚さを有して水平方向に延設されるダミー電極を設けておき、前記基板部に前記治具を取り付けたのちの前記硬化可能なゲルの注入に際しては、前記チップ部の前記基板部に対する搭載面の裏面側から前記ゲルを注入するとともに、前記ダミー電極を堰として、この注入されたゲルを堰き止めるようにすることが、製造上より望ましい。これにより、注入されたゲルが感知部に這い上がるようなことも的確に抑制できるようになる。

（第１の実施の形態）
以下、この発明にかかる電極保護構造を有するセンサおよびその製造方法の第１の実施の形態を図１および図２に従って説明する。

この実施の形態にかかる電極保護構造を有するセンサは、前述した湿度センサにこの発明を適用したものである。
はじめに、図１を参照して、この湿度センサの構造について説明する。なお、この図１において、図１（ａ）は、この湿度センサの側断面構造を、また図１（ｂ）は、同湿度センサの正面構造をそれぞれ示している。

これら図１（ａ）および（ｂ）に示されるように、この電極保護構造を有するセンサは、湿度センサとしての感知部１を備えるチップ部２と、該チップ部２が搭載される基板部３の各電極（図示略）がボンディングワイヤ４を介して電気的に接続されている。そして、このボンディングワイヤ４も含めた電気的な接続部が保護部材としての硬化したゲル５によって選択的に覆われている。

ここで、上記硬化したゲル５は、この実施の形態においては直方体状に形成されている。また、このゲル５には、硬化可能な例えばエポキシ系樹脂あるいはフッ素ゲル等が採用される。

このように、ボンディングワイヤ４を含む電気的な接続部を硬化したゲル５によって選択的に覆うことにより、この電気的な接続部を外部雰囲気から遮断して、例えば湿度雰囲気等から同電気的な接続部のみを選択的に保護することができるようになる。このため、たとえ集積化されて基板上に実装される湿度センサ等であっても、より簡易且つ的確にその電極保護を図ることができるようになる。

次に、図２を参照して、この湿度センサの製造方法について説明する。なお、この図２において、図２（ａ）は、硬化可能なゲルを注入する工程を示す側断面図、図２（ｂ）は、同工程での正面図である。以下、これら図２（ａ）および（ｂ）を参照して、工程（ステップ）別に、その製造方法を詳述する。
（ステップＡ１）
まず、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、チップ部２が搭載された基板部３をチップ部２の感知部１が重力方向上方となり上記電気的な接続部が重力方向下方となるように立てた状態で、同基板部３に電気的な接続部の周囲を重力方向下方から覆う態様でその上部が開口されているポケット形状の治具６を取り付ける。なお、この治具６の取り付けに際しては、例えば接合用クランプ（図示略）等を用いて上記基板部３と治具６とを外側から挟み込むようにして固定する。
（ステップＡ２）
次に、図２（ａ）に示すように、治具６と基板部３との間に電気的な接続部が完全に浸されるように硬化可能なゲル５を注入する。
（ステップＡ３）
次に、この硬化可能なゲル５を硬化させる。なお、この実施の形態において、硬化可能なゲル５には、例えば上述のような熱硬化性のゲルを用い、該ゲル５を加熱することによって硬化させるようにしている。
（ステップＡ４）
そして、ゲル５が硬化したのち、上記接合用クランプを外して、治具６を取り外す。

このような手順で湿度センサを製造することで、図１（ａ）および（ｂ）に例示したこの実施の形態にかかる湿度センサを容易に、しかも極めて安定に製造することができるようになる。また、こうした製造方法によれば、同湿度センサの量産も容易である。

以上詳述したこの実施の形態にかかる電極保護構造を有するセンサおよびその製造方法によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）ボンディングワイヤ４を含む電気的な接続部を硬化したゲル５によって選択的に覆う構造としたことにより、湿度雰囲気等からこの電気的な接続部のみを選択的に腐食等から保護することができるようになる。このため、たとえ集積化されて基板上に実装される湿度センサについても、より簡易且つ的確にその電極保護を図ることができるようになる。

（２）硬化したゲル５の形状を簡易な直方体状としたことによって、ゲル５の形成も容易となる。
（３）また、上記製造方法によれば、電極保護構造を有する湿度センサを容易に、しかも極めて安定に製造することができるようになる。また、同製造方法によれば、このような湿度センサの量産も容易である。また、電気的な接続部の形状に応じて治具６の形状やゲル５の注入量を調節することによって、様々な電気的接続部にこの電極保護構造を適用することができる。

（４）熱硬化性のゲル５を用いたことで、ゲル５の硬化を促進することができ、ひいては上述した電極保護構造を有する湿度センサの生産効率をより高めることができるようになる。

（５）治具６として、直方体状のポケット形状を有するものを用いたことで、治具自体の製作も容易である。
なお、上記実施の形態は、これを適宜に変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記実施の形態では、ゲル５として、例えばエポキシ系樹脂、あるいはフッ素ゲル等を用いることとしたが、硬化可能なゲル５は、これらに限定されない。すなわち、熱硬化性のものであれ、自然硬化性のものであれ、硬化後に流れ出ない程度の硬度となるものであればよい。

・上記実施の形態では、直方体状のポケット形状を有する治具６を用いて、硬化したゲル５を直方体状に形成する例について示したが、治具並びにゲルの形状は、このような形状に限定されない。例えば、図３（ａ）に示すように、重力方向下方の面がその下方から上方にかけて所定の曲率をもって湾曲形成されたポケット形状を有する治具６１を用いて、少なくともその一面が所定の曲率をもって湾曲されたゲル５１を形成する。あるいは、図３（ｂ）に示すように、重力方向下方の面が鋭角に傾斜されたポケット形状を有する治具６２を用いて、少なくともその一面が鋭角をもって傾斜されたゲル５２を形成する。またあるいは、上述のように、電極の各々がワイヤボンディングにて接続されているとするときに、図３（ｃ）に示すように、ボンディングワイヤの接続形状に沿うかたちのポケット形状に形成された治具６３を用いて、ボンディングワイヤ４の接続形状に沿う形状にてゲル５３を形成する、等々が採用可能である。ちなみに、図３（ａ）および図３（ｂ）に例示する形状は、より少量のゲルで上記電気的な接続部の保護を図ることが可能となる。そして、特に図３（ｃ）に例示する形状は、無駄のない最も理想的なかたちで、同電気的な接続部を的確に保護することができる形状でもある。

・また、図４に示すように、例えば上記治具６として、注入される硬化可能なゲル５と接触する内壁面に樹脂コーティングＲが施されたものを用いてもよい。このような治具を用いることにより、ゲル５の硬化後における同治具６の取り外しをより容易に行うことができるようになる。なお、樹脂コーティングＲに用いる樹脂としては、例えばフッ素樹脂等が望ましい。また、治具としてのこのような構造は、図３（ａ）〜（ｃ）に例示した治具６１〜６３に適用することも勿論可能である。

・また、図５（ａ）に示すように、例えば上記治具６が取り付けられる面３１ａには該治具６の当接される辺６ａの形状に対応して凹部７を有する基板部３１を用いる。そして、治具６としても、基板部３１と当接される辺６ａに上記凹部７と係合される凸部８が設けられたものを用いるようにしてもよい。これにより、基板部３１と治具との着脱が容易になるとともに、それらの密着性をより高めることができるようにもなる。すなわち、より安定したゲル５の注入、並びに硬化、さらにはゲル５硬化後の治具６の取り外しが可能となる。また、基板部３１と治具６との間にこのような係合構造を設けることが、別途に接合用クランプ等を用いる必要もなくなる。なお、この係合構造にかかる凹部、凸部の関係は逆であってもよい。

・また、図５（ｂ）に示すように、基板部３の治具６が取り付けられる面３ａ、および治具６の基板部３と当接される辺６ａの少なくとも一方に粘着シートＳを貼り付けておくこととしてもよい。これにより、基板部３と治具６との着脱が容易になるとともに、それらの密着性をより高めることができるようにもなる。

・また、図６に示すように、ゲル５が硬化したのちの取り外しを補助するための空気孔Ｈが設けられた治具６４を用いることも有効である。これにより、ゲルの硬化後における同治具の取り外しをより容易なものとすることができるようになる。

・また、基板部３は、その配線の敷設態様によっては治具６との密着性が損なわれることもある。この点、例えば図７に例示するように、治具６の該基板部３と当接される辺の形状に沿うかたちで配線３ｂ（便宜上、斜線を付して図示）を敷設しておくことで、配線の敷設態様に起因して治具６と基板部３との間に隙間ができるようなこともなくなる。すなわち、基板部３の配線によって、治具６と基板部３との密着性が損なわれるようなこともなくなる。なお、この図７に示した例をはじめ、図５および図６に示した治具の構造も、先の図３（ａ）〜（ｃ）に例示した治具６１〜６３に対して同様に適用することができる。

（第２の実施の形態）
次に、この発明にかかる電極保護構造を有するセンサおよびその製造方法の第２の実施の形態を図８および図９に従って説明する。

この実施の形態は、いわゆるフリップチップ実装としてチップ部と基板部とを電気的に接続するものであり、図８に、この実施の形態にかかるフリップチップ構造を有する湿度センサの側断面構造を示す。

図８に示されるように、このフリップチップ構造を有する湿度センサは、感知部１がチップ部２１の上記基板部３と対向する面に設けられる。そして、チップ部２１の電極と基板部３の電極とは半田バンプＢによって電気的に接続されており、硬化したゲル５５は、少なくともチップ部２１と基板部３との間の半田バンプＢを覆う態様で形成されている。すなわち、このような、フリップチップを対象とする場合には、硬化したゲル５５についてもこれを、少なくともチップ部２１と基板部３との間の半田バンプＢを覆う態様で形成することで足りる。しかも通常は、前述したボンディングワイヤの高さよりもフリップチップの実装高さの方が低くなるため、この隙間に形成される上記硬化したゲル５５の量も削除されるようになる。

次に、図９を参照して、このフリップチップ構造を有する湿度センサの製造方法について説明する。なお、この図９は、硬化可能なゲルを注入する工程を示す図８に対応した側断面図である。以下、この図９を参照して、工程（ステップ）別に、その製造方法を詳述する。
（ステップＢ１）
まず、図９に示すように、チップ部２１が搭載された基板部３をチップ部２１の感知部１が重力方向上方となり半田バンプＢが重力方向下方となるように立てた状態で、同基板部３にチップ部２１の周囲を重力方向下方から覆う態様でその上部が開口されているポケット形状の治具６を取り付ける。なお、この治具６の取り付けに際しては、例えば接合用クランプ（図示略）等を用いて上記基板部３と治具６とを外側から挟み込むようにして固定する。
（ステップＢ２）
次に、同じく図９に示すように、治具６と基板部３との間に半田バンプＢが完全に浸されるようにチップ部２の基板部３に対する搭載面の裏面側から上記硬化可能なゲル５５を注入する。
（ステップＢ３）
次に、この硬化可能なゲル５５を硬化させる。なおここでも、硬化可能なゲル５５には、熱硬化性のゲルを用い、該ゲル５５を加熱することによって硬化させるようにしている。
（ステップＢ４）
そして、ゲル５５が硬化したのち、上記接合用クランプを外して、治具６を取り外す。

このような手順で湿度センサを製造することで、上記第１の実施の形態の湿度センサ同様、この実施の形態にかかるフリップチップ構造を有する湿度センサについても容易に、しかも極めて安定に製造することができるようになる。また、こうした製造方法によれば、同湿度センサの量産も容易である。

以上説明したように、この第２の実施の形態にかかる電極保護構造を有するセンサおよびその製造方法によっても、先の第１の実施の形態による上記（１）〜（５）の効果と同様の効果もしくはそれに準ずる効果を得ることができるとともに、新たに次のような効果を得ることもできる。

（６）少なくともチップ部２１と基板部３との間の半田バンプＢが覆われる態様で硬化したゲル５５を形成することで足り、該ゲル５５の量についての削除を図ることができるようになる。

（７）チップ部２１の感知部１が基板部３との対向面に位置する構造であるため、該感知部１への汚染物質等の付着も好適に抑制されるようになる。
なお、上記実施の形態は、これを適宜に変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記実施の形態では、金属バンプとして、半田バンプＢを例示したが、他に金バンプ等であってもよい。
・また、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、感知部１が基板部３と対向する面に設けられる場合、この感知部１と金属バンプとの間にゲル５５を堰き止めるべく金属バンプと同じ厚さを有するダミー電極Ｄが設けられたチップ部２２を用いることもできる。具体的には図１０（ｂ）に示すように、チップ部２２の感知部１と金属バンプ（例えば半田バンプＢ）との間に、同金属バンプと同じ厚さを有して水平方向に延設されるダミー電極Ｄを設けておく。そして、基板部３に治具６を取り付けたのちの硬化可能なゲル５５の注入に際しては、チップ部２２の基板部３に対する搭載面の裏面側からゲル５５を注入するとともに、ダミー電極Ｄを堰として、この注入されたゲル５５を堰き止めるようにする。これにより、注入されたゲル５５が感知部１に這い上がるようなことも的確に抑制できるようになる。なおこの場合、上記ダミー電極Ｄは基板部３側に設けられる構造としてもよい。

・またここでも、上記治具６については、先の図４〜図６に例示した態様での変形が可能であり、基板部３についても先の図７に例示した態様での変形が可能である。
（他の実施の形態）
その他、上記各実施の形態に共通して変更可能な要素としては、次のようなものがある。

・上記湿度センサとしては、例えば半導体基板上に集積形成されたものに限らず、薄膜回路や厚膜回路等、任意の基板上に集積形成された湿度センサに対してこの発明は適用可能である。

・またこの発明は、上述した湿度センサに限らず、電極の保護を必要とする任意のセンサに適用することができる。

この発明にかかる電極保護構造を有するセンサの第１の実施の形態として同センサを湿度センサに適用した例について、（ａ）は、湿度センサの側断面構造を示す断面図、（ｂ）は、同湿度センサの正面構造を示す正面図。 （ａ）および（ｂ）は、上記第１の実施の形態のセンサの製造方法について、治具の装置態様、並びに硬化可能なゲルの注入態様を示す側断面図および正面図。 （ａ）〜（ｃ）は、同第１の実施の形態の電極保護構造を有するセンサおよびその製造方法についてその変形例を示す側断面図。 同第１の実施の形態の製造方法に用いられる治具の他の変形例についてその側断面構造を示す断面図。 （ａ）、（ｂ）は、同第１の実施の形態の製造方法に用いられる治具のさらに他の変形例についてその側断面構造を示す断面図。 同じく第１の実施の形態の製造方法に用いられる治具の他の実施例についてその側断面構造を示す断面図。 同第１の実施の形態のセンサの基板部の変形例を示す正面図。 この発明にかかる電極保護構造を有するセンサの第２の実施の形態として同センサを湿度センサに適用した例について、同湿度センサの側断面構造を示す断面図。 同第２の実施の形態のセンサの製造方法について、治具の装着態様、並びに硬化可能なゲルの注入態様を示す側断面図。 同第２の実施の形態のセンサおよびその製造方法の変形例について、（ａ）は、その側断面構造を示す断面図、（ｂ）は、チップ部の正面構造を示す正面図。 従来の容量変化型の湿度センサの電気的な構成についてその一例を示すブロック図。 図１１に等価回路にて示した感知部について、（ａ）は、その感知部の平面構造を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図。

符号の説明

１…感知部、２、２１、２２…チップ部、３、３１…基板部、４…ボンディングワイヤ、５、５１、５２、５３、５５…ゲル、６、６１、６２、６３、６４…治具、Ｂ…半田バンプ、Ｄ…ダミー電極、Ｈ…空気孔、Ｓ…粘着シート。

Claims (19)

1. センサとしての感知部を備えるチップ部と該チップ部が搭載される基板部とが電極を介して電気的に接続されてなり、それら電気的な接続部が硬化したゲルによって選択的に覆われてなる電極保護構造を有するセンサ。
2. 前記硬化したゲルが直方体状に形成されてなる
   請求項１に記載の電極保護構造を有するセンサ。
3. 前記硬化したゲルは、少なくともその一面が所定の曲率をもって湾曲形成されてなる
   請求項１に記載の電極保護構造を有するセンサ。
4. 前記硬化したゲルは、少なくともその一面が鋭角をもって傾斜して形成されてなる
   請求項１に記載の電極保護構造を有するセンサ。
5. 前記電極の各々はワイヤボンディングにて接続されてなり、前記硬化したゲルは、ボンディングワイヤの接続形状に沿う形状にて形成されてなる
   請求項１に記載の電極保護構造を有するセンサ。
6. 前記チップ部の電極と前記基板部の電極とは金属バンプによって電気的に接続されてなり、前記硬化したゲルは、少なくとも前記チップ部と前記基板部との間の前記金属バンプを覆う態様で形成されてなる
   請求項１に記載の電極保護構造を有するセンサ。
7. 前記感知部は前記チップ部の前記基板部と対向する面に設けられてなり、前記感知部と前記金属バンプとの間には前記ゲルを堰き止める態様で前記金属バンプと同じ厚さを有する堰が設けられてなる
   請求項６に記載の電極保護構造を有するセンサ。
8. センサとしての感知部を備えるチップ部と該チップ部が搭載される基板部とが電極を介して電気的に接続されるとともに、それら電気的な接続部にこれを保護するための保護部材が設けられる電極保護構造を有するセンサの製造方法であって、
   前記チップ部が搭載された基板部を前記チップ部の感知部が重力方向上方となり前記電気的な接続部が重力方向下方となるように立てた状態で、同基板部に前記電気的な接続部の周囲を重力方向下方から覆う態様でその上部が開口されているポケット状の治具を取り付ける工程と、前記治具と前記基板部との間に前記電気的な接続部が完全に浸されるように硬化可能なゲルを注入する工程と、前記硬化可能なゲルを硬化させる工程と、前記ゲルが硬化したのち前記治具を取り外す工程とを備える
   ことを特徴とする電極保護構造を有するセンサの製造方法。
9. 前記治具として、前記注入される硬化可能なゲルと接触する内壁面に樹脂コーティングが施されたものを用いる
   請求項８に記載の電極保護構造を有するセンサの製造方法。
10. 前記基板部の前記治具が取り付けられる面には該治具の前記基板部と当接される辺の形状に対応して凹部あるいは凸部を設けておき、前記治具として、前記基板部と当接される辺に前記基板部の前記凹部あるいは凸部と係合される凸部あるいは凹部が設けられたものを用いる
    請求項８または９に記載の電極保護構造を有するセンサの製造方法。
11. 前記基板部の前記治具が取り付けられる面、および前記治具の前記基板部と当接される辺の少なくとも一方に粘着シートを貼り付けておく
    請求項８または９に記載の電極保護構造を有するセンサの製造方法。
12. 前記治具として、前記ゲルが硬化したのち同治具の取り外しを補助するための空気孔が設けられたものを用いる
    請求項８〜１１のいずれか一項に記載の電極保護構造を有するセンサの製造方法。
13. 前記基板部には、前記治具の該基板部と当接される辺の形状に沿うかたちで配線を敷設しておく
    請求項８〜１２のいずれか一項に記載の電極保護構造を有するセンサの製造方法。
14. 前記硬化可能なゲルとして熱硬化性のゲルを用いる
    請求項８〜１３のいずれか一項に記載の電極保護構造を有するセンサの製造方法。
15. 前記治具として、直方体状のポケット形状を有するものを用いる
    請求項８〜１４のいずれか一項に記載の電極保護構造を有するセンサの製造方法。
16. 前記治具として、重力方向下方の面がその下方から上方にかけて所定の曲率をもって湾曲形成されたポケット形状を有するものを用いる
    請求項８〜１４のいずれか一項に記載の電極保護構造を有するセンサの製造方法。
17. 前記治具として、重力方向下方の面が鋭角に傾斜されたポケット形状を有するものを用いる
    請求項８〜１４のいずれか一項に記載の電極保護構造を有するセンサの製造方法。
18. 前記チップ部の前記基板部への搭載に際し、前記電極の各々はワイヤボンディングにて接続されるものであり、前記治具として、ボンディングワイヤの接続形状に沿うかたちのポケット形状に形成されたものを用いる
    請求項８〜１４のいずれか一項に記載の電極保護構造を有するセンサの製造方法。
19. 前記チップ部は金属バンプによる電気的な接続によって前記基板部に搭載されるとともに、前記感知部は前記チップ部の前記基板部と対向する面に設けられるものであり、前記チップ部および前記基板部のいずれか一方の前記感知部と前記金属バンプとの間には同金属バンプと同じ厚さを有して水平方向に延設されるダミー電極を設けておき、前記基板部に前記治具を取り付けたのちの前記硬化可能なゲルの注入に際しては、前記チップ部の前記基板部に対する搭載面の裏面側から前記ゲルを注入するとともに、前記ダミー電極を堰として、この注入されたゲルを堰き止める
    請求項８〜１４のいずれか一行に記載の電極保護構造を有するセンサの製造方法。

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