JP2006084231A - Capacity type humidity sensor and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一面側に、湿度によってその容量が変化する検出部が設けられた検出基板と、検出部の容量変化を電気信号処理する回路部が設けられた回路基板とを備え、検出部と回路部とを電気的に接続してなる容量式湿度センサ及びその製造方法に関するものである。 The present invention is provided with a detection board provided with a detection unit whose capacity changes depending on humidity on one side, and a circuit board provided with a circuit unit for processing an electric signal of the capacitance change of the detection unit, The present invention relates to a capacitive humidity sensor that is electrically connected to a circuit unit and a method for manufacturing the same.
従来、一対の電極間に、湿度に応じて比誘電率が変化する感湿膜を介在させてなる容量式湿度センサの一例として、本出願人は先に特許文献1を開示している。 Conventionally, the present applicant has previously disclosed Patent Document 1 as an example of a capacitive humidity sensor in which a moisture-sensitive film whose relative dielectric constant changes according to humidity is interposed between a pair of electrodes.
特許文献1に示す容量式湿度センサは、半導体基板上の同一平面に、一対の電極を離間して対向するように形成し、一対の電極及び一対の電極間を覆うように、半導体基板上に湿度に応じて比誘電率が変化する感湿膜を形成してなるものである。また、電極と感湿膜との間には絶縁膜(第2の絶縁膜)が設けられ、これにより電極の耐湿性を確保している。従って、貴金属のように特に耐湿性に優れた高価な金属を使用しなくとも、例えばアルミニウム(Al)のように、通常の半導体製造ラインで使用可能な材料を用いて電極を構成することができる。 The capacitive humidity sensor shown in Patent Document 1 is formed on a semiconductor substrate so that a pair of electrodes are formed on the same plane of the semiconductor substrate so as to face each other with a distance therebetween, and the pair of electrodes and the pair of electrodes are covered. It is formed by forming a moisture sensitive film whose relative dielectric constant changes according to humidity. In addition, an insulating film (second insulating film) is provided between the electrode and the moisture sensitive film, thereby ensuring the moisture resistance of the electrode. Therefore, an electrode can be formed using a material that can be used in a normal semiconductor production line, such as aluminum (Al), for example, without using an expensive metal that is particularly excellent in moisture resistance such as a noble metal. .
また、半導体基板の電極形成面側には、電極間の容量変化を信号処理する回路部(回路素子部)が設けられている。この回路部に用いられる配線材料を、電極の構成材料を同一とすると、製造工程を簡素化することができる。
ところで、上記構成の容量式湿度センサにおいては、少なくとも回路部の端部に設けられた外部接続端子としてのパッドを保護(腐食の防止)するために、その表面をゲル等の保護材によって被覆する必要がある。 By the way, in the capacitive humidity sensor having the above configuration, in order to protect (prevent corrosion) at least a pad as an external connection terminal provided at the end of the circuit portion, the surface thereof is covered with a protective material such as gel. There is a need.
しかしながら、電極と回路部は、半導体基板の同一面側において集積化されている。また、ゲルは局所的に塗布することが困難である。従って、半導体基板の回路部形成面全面がゲルによって被覆されることとなり、電極及び感湿膜からなる検出部上もゲルによって被覆されるので、容量式湿度センサの応答性が悪化する。 However, the electrode and the circuit portion are integrated on the same surface side of the semiconductor substrate. Moreover, it is difficult to apply the gel locally. Accordingly, the entire surface of the semiconductor substrate on which the circuit part is formed is covered with gel, and the detection part made of the electrode and the moisture sensitive film is also covered with gel, so that the responsiveness of the capacitive humidity sensor is deteriorated.
また、上記構成以外にも、湿度によって容量が変化する検出部を有する検出基板と、回路部を有する回路基板とを別個に準備し、ボンディングワイヤ等を介して、電極に電気的に接続されたセンサパッドと、回路部を電気的に接続した構造の容量式湿度センサも知られている。しかしながら、この場合も、検出基板のセンサパッドを被覆する必要があるので、感湿膜及び電極上がゲルによって被覆され、容量式湿度センサの応答性が悪化する。 In addition to the above configuration, a detection board having a detection unit whose capacity changes depending on humidity and a circuit board having a circuit unit are separately prepared and electrically connected to electrodes via bonding wires or the like. A capacitive humidity sensor having a structure in which a sensor pad and a circuit unit are electrically connected is also known. However, also in this case, since it is necessary to cover the sensor pad of the detection substrate, the moisture sensitive film and the electrode are covered with the gel, and the responsiveness of the capacitive humidity sensor deteriorates.
本発明は上記問題点に鑑み、応答性の低下を防止できる容量式湿度センサ及びその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a capacitive humidity sensor that can prevent a decrease in responsiveness and a method for manufacturing the same.
上記目的を達成する為に、請求項1〜6に記載の発明は、一面側に、湿度によってその容量が変化する検出部が設けられた検出基板と、検出部の容量変化を電気信号処理する回路部が設けられた回路基板とを備え、検出部と回路部とを電気的に接続してなる容量式湿度センサに関するものである。 In order to achieve the above object, the invention according to any one of claims 1 to 6 carries out an electrical signal processing of a detection board provided with a detection unit whose capacitance changes depending on humidity on one side, and a capacitance change of the detection unit. The present invention relates to a capacitive humidity sensor including a circuit board provided with a circuit unit and electrically connecting the detection unit and the circuit unit.
先ず、請求項1に記載のように、検出基板の検出部形成面の裏面には、回路部に対する接続端子としてのセンサパッドが設けられ、当該センサパッドと検出部とが、検出基板に設けられたスルーホール内の導電体を介して電気的に接続されていることを特徴とする。 First, as described in claim 1, a sensor pad as a connection terminal for the circuit unit is provided on the back surface of the detection unit forming surface of the detection substrate, and the sensor pad and the detection unit are provided on the detection substrate. It is electrically connected through a conductor in the through hole.
このように本発明によると、検出部と回路部が異なる基板に設けられ、検出基板において、センサパッドが検出部形成面の裏面に設けられている。従って、従来のように、検出部上にゲル等の保護材を設けなくとも良いので、応答性の低下を防止することができる。 Thus, according to the present invention, the detection unit and the circuit unit are provided on different substrates, and the sensor pad is provided on the back surface of the detection unit forming surface in the detection substrate. Therefore, unlike the prior art, it is not necessary to provide a protective material such as a gel on the detection unit, so that a reduction in responsiveness can be prevented.
請求項2に記載のように、回路基板には、センサパッドとの接続端子として、回路部と電気的に接続された第1のパッドが設けられ、検出基板のセンサパッド形成面と回路基板の第1のパッド形成面とが相対するように、検出基板と回路基板が積層された状態で、センサパッドと第1のパッドとが、接続材料を介して電気的に接続されつつ、検出基板のセンサパッド形成面と回路基板の第1のパッド形成面との間に環状に設けられた封止材によって気密に封止されていることが好ましい。 According to a second aspect of the present invention, the circuit board is provided with a first pad electrically connected to the circuit unit as a connection terminal to the sensor pad, and the sensor pad forming surface of the detection board and the circuit board In a state where the detection board and the circuit board are laminated so that the first pad formation surface faces each other, the sensor pad and the first pad are electrically connected via the connection material, and the detection board It is preferable that the sensor pad forming surface and the first pad forming surface of the circuit board are hermetically sealed with a sealing material provided in an annular shape.
このような構成とすると、電極と回路部との接続部位(センサパッド、第1のパッド、及び接続材料)の腐食を防止できるとともに、平面方向におけるセンサの体格を小型化することができる。 With such a configuration, corrosion of the connection portion (sensor pad, first pad, and connection material) between the electrode and the circuit portion can be prevented, and the size of the sensor in the planar direction can be reduced.
請求項3に記載のように、回路部が回路基板の第1のパッド形成面側に設けられ、第1のパッドとともに、封止剤により気密に封止された構成とすると、回路部の保護が必要な場合であっても、回路部上に別途保護材を配置せずに、回路部の腐食を防止することができるので好ましい。しかしながら、請求項4に記載のように、回路部が回路基板の第1のパッド形成面の裏面側に設けられ、その表面が保護材によって被覆保護された構成としても良い。 According to a third aspect of the present invention, when the circuit portion is provided on the first pad forming surface side of the circuit board and hermetically sealed together with the first pad by the sealant, the circuit portion is protected. Even if it is necessary, corrosion of the circuit part can be prevented without separately providing a protective material on the circuit part, which is preferable. However, as described in claim 4, the circuit portion may be provided on the back surface side of the first pad forming surface of the circuit board, and the surface thereof may be covered and protected by a protective material.
具体的には、請求項5に記載のように、積層状態で検出基板と重ならない回路基板の部位に、回路部と配線部を介して電気的に接続された第2のパッドが設けられた構成とすると良い。この場合、先に電極と回路部との接続部位(センサパッド、第1のパッド、及び接続材料)を両基板表面及び封止材によって気密に封止した状態であっても、第2のパッドに例えばテスタを当接させることにより特性検査を実施したり、第2のパッドを介して外部と電気的に接続することもできる。また、第2のパッドも、電極形成面とは異なる面に設けられているので、応答性の低下を防止することができる。 Specifically, as described in claim 5, a second pad electrically connected via a circuit portion and a wiring portion is provided on a portion of the circuit board that does not overlap with the detection substrate in a stacked state. A configuration is good. In this case, even if the connection portion (the sensor pad, the first pad, and the connection material) between the electrode and the circuit portion is hermetically sealed with the surfaces of both substrates and the sealing material, the second pad For example, a characteristic test can be performed by bringing a tester into contact with the external device, or an external connection can be made through the second pad. Further, since the second pad is also provided on a surface different from the electrode formation surface, it is possible to prevent a decrease in responsiveness.
請求項6に記載のように、検出部は、半導体基板上の同一平面に、互いの櫛歯が噛み合って対向するように離間して配置された一対の電極と、当該一対の電極及び一対の電極間を覆うように設けられた感湿膜とにより構成されることが好ましい。 According to a sixth aspect of the present invention, the detection unit includes a pair of electrodes disposed on the same plane on the semiconductor substrate so as to face each other with the comb teeth meshing with each other, the pair of electrodes, and the pair of electrodes It is preferable to be constituted by a moisture sensitive film provided so as to cover between the electrodes.
このような構成とすると、対向面積を大きくできるので、電極間の容量の変化量を大きくすることができる。また、基板には、ガラス基板等の絶縁基板を用いることが可能であるが、半導体基板を用いることで、半導体プロセスを活用することができる。従って、製造コストを低減することができる。尚、実際は、半導体基板と電極との間、及び、電極と感湿膜との間に、それぞれ絶縁膜を設けている。 With such a configuration, since the facing area can be increased, the amount of change in capacitance between the electrodes can be increased. Further, an insulating substrate such as a glass substrate can be used as the substrate, but a semiconductor process can be used by using a semiconductor substrate. Therefore, the manufacturing cost can be reduced. In practice, an insulating film is provided between the semiconductor substrate and the electrode and between the electrode and the moisture sensitive film.
請求項7〜9に記載の発明は、請求項1〜3に記載の発明の構成を実現するための製造方法に関するものであり、その作用効果は、請求項1〜3に記載の発明の作用効果と同様であるので、その記載を省略する。 The invention described in claims 7 to 9 relates to a manufacturing method for realizing the configuration of the invention described in claims 1 to 3, and the function and effect thereof are the functions of the invention described in claims 1 to 3. Since it is the same as the effect, the description is omitted.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本実施形態における容量式湿度センサの概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A断面における断面図である。尚、図1(a)においては、便宜上、感湿膜及び第2の絶縁膜下にある一対の電極を透過させて図示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
1A and 1B are diagrams illustrating a schematic configuration of a capacitive humidity sensor according to the present embodiment, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG. In FIG. 1A, for the sake of convenience, a pair of electrodes under the moisture-sensitive film and the second insulating film are shown in a transparent manner.
図1(a),(b)に示すように、容量式湿度センサ300は、一面側に、湿度によってその容量が変化する検出部が設けられた検出基板100と、検出部の容量変化を電気信号処理する回路部が設けられた回路基板200とより構成される。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), a
先ず検出基板100について説明する。符号110は基板としての半導体基板であり、本実施形態においてはシリコンから形成されている。そして、半導体基板110の上面に、絶縁膜としての酸化シリコン膜120を介して一対の電極131,132が形成されている。電極131,132は、酸化シリコン膜120上の同一平面において、離間して対向配置されている。
First, the
電極131,132の形状は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、図1(a)に示されるように、それぞれの電極131,132が、共通電極部131a,132aと、この共通電極部131a,132aから一方向に延びる複数(図1においては3本)の櫛歯電極部131b,132bとにより構成される。そして、一対の電極131,132のそれぞれの櫛歯電極部131b,132bが交互に並んで配置されるように、一対の電極131,132が配置されている。このように、一対の電極131,132の形状として櫛歯形状を採用することにより、電極131,132の配置面積を小さくしつつ、櫛歯電極部131b,132bが互いに対向する面積を大きくすることができる。これにより、周囲の湿度変化に伴って変化する電極131,132間の静電容量の変化量が大きくなり、容量式湿度センサ300の感度が向上する。
Although the shape of the
電極131,132としては、例えばAl、Ag、Au、Cu、Ti、Poly−Si等の配線材料を適用することができる。しかしながら、水分に対して耐食性のある貴金属(Au等)は高価であり、半導体プロセスにおいては汚染源となるため、本実施形態においては安価であり、半導体プロセスでの製造が可能なAlを用いて形成されている。
As the
従って、本実施形態においては、これら一対の電極131,132を覆うように、半導体基板110上に保護膜としての窒化シリコン膜140が形成されている。これにより、電極131,132の水分による腐食を抑制している。
Therefore, in this embodiment, the
窒化シリコン膜140の上には、一対の電極131,132及び電極131,132間を覆うように、吸湿性の高分子材料からなる感湿膜150が形成されている。高分子材料としては、ポリイミドや酪酸酢酸セルロース等を適用することができ、本実施形態においてはポリイミドを用いて形成されている。この一対の電極131,132及び感湿膜150が、検出部を構成している。尚、図1(a)において、破線で囲まれた矩形領域が感湿膜150の形成領域を示している。
A moisture
また、図1(a)に示すように、電極131,132には、その端部に電極パッド131c,132cが形成されている。そして、電極パッド131c,132cを底部として、半導体基板110及び酸化シリコン膜120にスルーホール160が形成され、電極パッド131c,132cは、スルーホール160内に配置された導電体161を介して、半導体基板110の電極131,132形成面の裏面に形成され、回路基板200の回路部と接続する接続端子としてのセンサパッド162と電気的に接続されている。このセンサパッド162は、回路基板200の回路部との接続のため露出されている。導電体161の構成材料としてはスルーホール160内に配置できるものであれば特に限定されるものではないが、本実施形態においては電極131,132同様、Alを用いて形成されている。尚、符号163は、絶縁層である。
As shown in FIG. 1A,
次に、回路基板200について説明する。図1(b)において、符号210は基板としての半導体基板であり、本実施形態においてはシリコンから形成されている。そして、半導体基板210の表面に、電極131,132間における容量変化を電気信号処理する回路部230(例えば電圧に変換するC−V変換回路を含む)が形成されている。この回路部230は例えばCMOSトランジスタ等により構成されており、本実施形態においては、便宜上、回路部230のうち、絶縁膜としての酸化シリコン膜220を介して半導体基板210上に形成されたAlよりなる配線部分のみを図示している。
Next, the
また、酸化シリコン膜220上には、配線部(図示せず)を介して回路部230と電気的に接続され、検出基板100のセンサパッド162と接続する接続端子としての第1のパッド231が形成されている。また、第1のパッド231よりも外周側であって、後述する積層状態で、検出基板100と重ならない領域に、回路部230にて処理された信号を外部に取り出すために、配線部(図示せず)を介して回路部230と電気的に接続された外部接続端子としての第2のパッド232が形成されている。尚、本実施形態においては、第1のパッド231及び第2のパッド232も、電極131,132同様、Alを用いて形成されている。
On the
また、符号240は、回路部230の腐食を防止するための保護膜としての窒化シリコン膜であり、第1のパッド231及び第2のパッド232は窒化シリコン膜240に対して露出されている。
このように構成される検出基板100及び回路基板200は、回路基板200の第1のパッド形成面に対して、検出基板100のセンサパッド形成面が相対するように積層され、この積層状態で、検出基板100のセンサパッド162と回路基板200の第1のパッド231が、接続材料310(例えばはんだ)を介して接続されている。すなわち、電極131,132形成面の裏面側において、センサパッド162と第1のパッド231が接続することで、電極131,132と回路部230が電気的に接続されている。
The
また、検出基板100のセンサパッド形成面と回路基板100の第1のパッド形成面との間に封止材320が環状に配置されており、これにより、センサパッド162と第1のパッド231との接続部位及び回路部230が、気密に封止されている。封止材320としては、検出基板100のセンサパッド形成面と回路基板100の第1のパッド形成面との間に配置された状態で、センサパッド形成面及び第1のパッド形成面とともに、センサパッド162と第1のパッド231との接続部位及び回路部230を気密に封止できる材料であれば適用することができる。本実施形態においては、エポキシ系接着剤を適用しており、気密に封止するとともに、検出基板100と回路基板200とを固定している。従って、センサパッド162(電極131,132)と第1のパッド231(回路部230)との接続信頼性を向上できる。
Further, a sealing
さらには、封止材320の配置位置よりも外周側に形成された第2のパッド232が、保護材330によって保護されている。この保護材330は、第2のパッド232の腐食を防止するためのものであり、本実施形態においてはシリコンゲルを適用している。尚、第2のパッド232には、ボンディングワイヤ等を介して、外部と接続されているが、本実施形態においては便宜上省略する。
Furthermore, the
このように構成される容量式湿度センサ300において、感湿膜150中に水分が浸透すると、水分は比誘電率が大きいため、その浸透した水分量に応じて、感湿膜150の比誘電率が変化する。その結果、感湿膜150を誘電体の一部として一対の電極131,132によって構成されるコンデンサの静電容量が変化し、この容量変化を回路部230にて処理し、電圧に変換する。感湿膜150内に含まれる水分量は、容量式湿度センサ300の周囲の湿度に対応するため、一対の電極131,132間の静電容量から湿度を検出することができる。
In the
次に、上記構成の容量式湿度センサ300の製造方法について、図2(a)〜(c)に基づいて説明する。図2は、容量式湿度センサ300の製造方法の一例を示す工程別断面図であり、(a)は検出基板準備工程、(b)は回路基板準備工程、(c)は接続工程を示している。
Next, a manufacturing method of the
先ず、検出基板準備工程を実施する。図2(a)に示すように、半導体基板110の表面に、例えばCVD法により絶縁膜である酸化シリコン膜120を形成し、酸化シリコン膜120上に、例えば蒸着法を用いてAlを堆積させ、パターニングして電極131,132を形成する。電極131,132形成後、電極131,132上及び電極131,132間を覆うように、保護膜である窒化シリコン膜140を例えばプラズマCVD法にて形成し、電極131,132及び電極131,132間を覆うように、窒化シリコン膜140上の所定領域に感湿膜150を形成する。
First, a detection substrate preparation process is performed. As shown in FIG. 2A, a
ここで、感湿膜150の形成方法としては、スピンコート法やスクリーン印刷法を適用することができるが、本実施形態においては、ポリイミドの前駆体(ポリアミド酸を基本骨格とする感湿膜前駆体)からなるペーストを用いてスクリーン印刷し、半導体基板110の最表面である窒化シリコン膜140上に堆積させた後、所定温度で加熱硬化(イミド化)させることによりポリイミドからなる感湿膜150を形成した。
Here, as a method of forming the moisture
さらに、本実施形態においては、半導体基板10の電極形成面の裏面に、回路基板200との接続端子とのなるセンサパッド162を形成する。具体的には、半導体基板110の裏面にマスク(図示せず)を形成し、例えばTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)溶液等のエッチング液により半導体基板110をエッチングする。エッチング後、エッチングされた半導体基板領域上の酸化シリコン膜120を除去し、センサパッド162を底部とするスルーホール160を形成する。
Furthermore, in the present embodiment, a
そして、半導体基板110の電極形成面の裏面及びスルーホール160の側面に絶縁層163を形成した後、例えば半導体基板110の裏面側からAlを蒸着し、パターニングする。これにより、スルーホール160内に導電体161を形成されるととともに、半導体基板110の電極形成面の裏面に、導電体161に接続されたセンサパッド162が形成される。尚、スルーホール160、導電体161、及びセンサパッド162の形成方法については、上記例に限定されるものではない。例えば、導電体161の形成に、スクリーン印刷やインクジェット印刷を適用しても良い。スルーホール160内に、多くの金属を配置したほうが好ましい。
And after forming the insulating
次に、回路基板準備工程を実施する。半導体基板210の表面に、イオン注入、熱拡散、CVD法等によって、回路部230の一部を形成する。続いて、例えばCVD法により絶縁膜である酸化シリコン膜220を形成し、コンタクトホール(図示せず)を形成した後、酸化シリコン膜220上に例えば蒸着法を用いてAlを堆積させる。そして、パターニングすることにより、回路部230、第1のパッド231、第2のパッド232、及び回路部230と第1のパッド231、第2のパッド232を接続する配線部(図示せず)を形成する。
Next, a circuit board preparation step is performed. A part of the
さらに、本実施形態においては、その上に保護膜である窒化シリコン膜240を例えばプラズマCVD法にて形成する。その際、回路基板200と、検出基板100やそれ以外の外部とを電気的に接続するため、第1のパッド231と第2のパッド232上の窒化シリコン膜240を、エッチングにより除去する。尚、検出基板準備工程と回路基板準備工程の製造タイミングは、いずれが先であっても良いし、並行して実施しても良い。
Furthermore, in this embodiment, a
そして、検出基板100及び回路基板200を準備した状態で、接続工程を実施する。回路基板200の第1のパッド231上に、接続材料310(本実施形態においてははんだ)を塗布し、第1のパッド231に対してセンサパッド162が相対するように、検出基板100を位置決めした状態で、例えばヒートツール(図示せず)を検出基板100の電極形成面に当接させて、回路基板200方向に加圧しつつ加熱する。これにより、接続材料310が溶融して、センサパッド162及び第1のパッド231と接合し、電極131,132と回路部230が電気的に接続される。
And a connection process is implemented in the state which prepared the detection board |
センサパッド162と第1のパッド231の接続後、検出基板100のセンサパッド形成面と回路基板100の第1のパッド形成面との間の隙間に、封止材320としてのエポキシ系接着剤を環状に注入し、加熱して硬化させる。これにより、センサパッド162と第1のパッド231との接続部位及び回路部230が、検出基板100のセンサパッド形成面、回路基板100の第1のパッド形成面、及び封止材320によって、気密に封止される。以上により、容量式湿度センサ300が形成される。
After the connection between the
尚、第2のパッド232は、回路部230にて処理された信号を外部に取り出すための外部接続端子であるので、例えば容量式湿度センサ300の特性検査終了後や、ボンディングワイヤ(図示せず)を介して、外部と接続された後に、腐食防止のために、シリコンゲル等の保護材330によって第2のパッド232(及びその接続部位)を被覆保護する。本実施形態においても、第2のパッド232には、ボンディングワイヤを介して、外部と接続されているが、便宜上省略する。
The
このように本実施形態における容量式湿度センサ300の構成によると、電極31,32と感湿膜50からなる検出部と、回路部230が異なる基板100,200に設けられ、検出基板100において、回路部230との接続端子としてのセンサパッド162が検出部形成面の裏面に設けられている。従って、従来のように、検出部上にゲル等の保護材を設けなくとも良いので、応答性の低下を防止することができる。
As described above, according to the configuration of the
また、本実施形態においては、検出基板100のセンサパッド形成面と回路基板200の第1のパッド形成面とが相対するように、検出基板100と回路基板200が積層された状態で、センサパッド162と第1のパッド231とが接続材料310を介して接続され、この接続部位が、センサパッド形成面、第1のパッド形成面、及び封止材320によって、外気に対して気密に封止されている。従って、センサパッド162及び第1のパッドの接続部位の腐食を防止できるとともに、平面方向におけるセンサ300の体格を小型化することができる。すなわち、平面方向における大きさが同じであれば、従来よりも検出部の面積を大きくすることができるので、感度を向上することができる。
In the present embodiment, the sensor pad is stacked with the
また、本実施形態においては、回路部230と第1のパッド231が、半導体基板210の同一面側に形成されており、第1のパッドとともに回路部230も、センサパッド形成面、第1のパッド形成面、及び封止材320によって、外気に対して気密に封止される構成としている。従って、回路部230(酸化シリコン膜210)上に、保護膜としての窒化シリコン膜240を設けなくとも、回路部の腐食を防止することができる。尚、本実施形態においては、回路基板200形成後から接続工程まで間で、回路部230が外気の影響を受けるのを防止するために、窒化シリコン膜240を設けている。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、回路部230にて処理された信号を外部に取り出すための第2のパッド232が、回路基板200の第1のパッド形成面において、封止材320の配置位置よりも外周側に形成されている。従って、先にセンサパッド162と第1のパッド231の接続部位を封止材320によって気密に封止した状態であっても、第2のパッド232に例えばテスタを当接させることにより特性検査を実施したり、第2のパッド232を介して外部と電気的に接続することもできる。また、第2のパッド232も、電極形成面とは異なる面に設けられているので、電極131,132及び感湿膜150を被覆することなく、第2のパッド232を保護材330によって被覆保護することができる。
Further, in the present embodiment, the
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施する事ができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
本実施形態において、検出基板100を構成する基板として、シリコンからなる半導体基板110を採用し、酸化シリコン膜120を介して、半導体基板110上に電極131,132が形成される例を示した。このように基板として半導体基板110を用いると、一般的な半導体プロセスにより、検出基板100を形成することができるので、製造コストを低減することができる。しかしながら、基板としては、ガラス基板等の絶縁基板を適用することも可能である。
In the present embodiment, the
同様に、回路基板200を構成する基板として、半導体基板210を採用し、半導体プロセスを活用して回路基板200を形成する例を示した。しかしながら、回路基板200は上記例に限定されるものではなく、基板として、セラミックや樹脂等も適用することができる。
Similarly, an example in which the
また、本実施形態においては、回路部230も、検出基板100のセンサパッド形成面、回路基板200の第1のパッド形成面、及び封止材320によって、気密に封止される例を示した。すなわち、回路部230と第1のパッド231が、半導体基板210の同一面側に形成される例を示した。しかしながら、図3に示すように、回路部230が第1のパッド形成面の裏面側に設けられる構成としても良い。図3は、本実施形態の変形例を示す概略断面図であり、図1(b)に対応している。
In this embodiment, the
このような構成の場合、回路部230をシリコンゲル等の保護材330によって被覆すれば良い。尚、図3中において、符号250は、半導体基板210に設けたスルーホール、符号251はスルーホール250内の導電体、符号252は絶縁層を示し、回路部230は、回路部230の端部パッド230aにて導電体251と接続している。また、第2のパッド232は、回路部230形成面側に設けられており、保護材330によって被覆保護されている。しかしながら、図1(a),(b)に示す構成の方が、第1のパッド形成面の裏面側に保護材330を設けなくとも良いので、積層方向におけるセンサ300の体格を小型化することができる。
In such a configuration, the
尚、検出基板100と回路基板200とを積層した構成としては、上記構成に限定されるものではない。それ以外にも、例えば第2のパッド232のみが、第1のパッド形成面の裏面側に形成された構成としても良い。
The configuration in which the
また、電極131,132と回路部230とを電気的に接続するために、必ずしも検出基板100と回路基板200とを積層した構成としなくとも良い。例えば、電極形成面の裏面に設けられたセンサパッド161と、第1のパッド231とをボンディングワイヤで接続しても良い。少なくとも検出基板100の電極形成面側に、外部と接続する接続端子を有さない構成であれば、電極131,132及び感湿膜150からなる検出部上に保護材330が配置されず、それにより応答性の低下を防止することができる。
In order to electrically connect the
また、本実施形態において、一対の電極131,132が櫛歯状に設けられる例を示した。しかしながら、一対の電極131,132間に感湿膜150を介在させてなる構成であれば、検出部の構造は特に限定されるものではない。
Further, in the present embodiment, an example in which the pair of
100・・・検出基板
110・・・半導体基板
120・・・酸化シリコン膜
131,132・・・電極
140・・・窒化シリコン膜
160・・・スルーホール
161・・・導電体
162・・・センサパッド
200・・・回路基板
210・・・半導体基板
230・・・回路部
231・・・第1のパッド
232・・・第2のパッド
300・・・容量式湿度センサ
310・・・接続材料
320・・・封止材料
330・・・保護材
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記検出部の容量変化を電気信号処理する回路部が設けられた回路基板とを備え、
前記検出部と前記回路部とを電気的に接続してなる容量式湿度センサであって、
前記検出基板の検出部形成面の裏面には、前記回路部に対する接続端子としてのセンサパッドが設けられ、
当該センサパッドと前記検出部とが、前記検出基板に設けられたスルーホール内の導電体を介して電気的に接続されていることを特徴とする容量式湿度センサ。 On the one side, a detection board provided with a detection unit whose capacity changes depending on humidity,
A circuit board provided with a circuit unit for processing an electric signal for capacitance change of the detection unit,
A capacitive humidity sensor formed by electrically connecting the detection unit and the circuit unit,
A sensor pad as a connection terminal for the circuit unit is provided on the back surface of the detection unit forming surface of the detection substrate.
The capacitive humidity sensor, wherein the sensor pad and the detection unit are electrically connected via a conductor in a through hole provided in the detection substrate.
前記検出基板のセンサパッド形成面と前記回路基板の第1のパッド形成面とが相対するように、前記検出基板と前記回路基板が積層された状態で、前記センサパッドと前記第1のパッドとが、接続材料を介して電気的に接続されつつ、前記検出基板のセンサパッド形成面と前記回路基板の第1のパッド形成面との間に環状に設けられた封止材によって気密に封止されていることを特徴とする請求項1に記載の容量式湿度センサ。 The circuit board is provided with a first pad electrically connected to the circuit portion as a connection terminal to the sensor pad,
In the state where the detection substrate and the circuit board are stacked such that the sensor pad formation surface of the detection substrate and the first pad formation surface of the circuit substrate face each other, the sensor pad and the first pad Are hermetically sealed by a sealing material provided in an annular shape between the sensor pad forming surface of the detection substrate and the first pad forming surface of the circuit substrate while being electrically connected via a connecting material. The capacitive humidity sensor according to claim 1, wherein the capacitive humidity sensor is provided.
前記検出部の容量変化を電気信号処理する回路部が設けられた回路基板を準備する回路基板準備工程と、
前記検出部と前記回路部とを電気的に接続する接続工程とを備える容量式湿度センサの製造方法であって、
前記検出基板準備工程において、前記検出基板の検出部形成面の裏面に、スルーホール内の導電体を介して前記検出部と電気的に接続され、前記回路部に対する接続端子としてのセンサパッドを形成することを特徴とする容量式湿度センサの製造方法。 A detection board preparation step of preparing a detection board provided with a detection unit whose capacity changes with humidity on one side;
A circuit board preparation step of preparing a circuit board provided with a circuit unit for processing an electric signal for capacitance change of the detection unit;
A method of manufacturing a capacitive humidity sensor comprising a connection step of electrically connecting the detection unit and the circuit unit,
In the detection substrate preparation step, a sensor pad as a connection terminal for the circuit unit is formed on the back surface of the detection unit formation surface of the detection substrate, electrically connected to the detection unit via a conductor in a through hole. A method for manufacturing a capacitive humidity sensor.
前記接続工程において、前記センサパッドと前記第1のパッドとを、接続材料を介して電気的に接続するとともに、相対する前記検出基板のセンサパッド形成面と前記回路基板の第1のパッド形成面との間の周縁部に封止材を環状に配置し、前記センサパッドと前記第1のパッドとの接続部位を気密に封止することを特徴とする請求項7に記載の容量式湿度センサの製造方法。 In the circuit board preparation step, as a connection terminal with the sensor pad, a first pad electrically connected to the circuit unit is formed,
In the connecting step, the sensor pad and the first pad are electrically connected via a connecting material, and the sensor pad forming surface of the detection substrate and the first pad forming surface of the circuit substrate are opposed to each other. A capacitive humidity sensor according to claim 7, wherein a sealing material is annularly arranged at a peripheral portion between the sensor pad and the connection portion between the sensor pad and the first pad to be hermetically sealed. Manufacturing method.
前記接続工程において、前記第1のパッドとともに、前記回路部を前記封止材により気密に封止することを特徴とする請求項8に記載の容量式湿度センサの製造方法。 In the circuit board preparation step, the circuit portion is formed on the first pad forming surface side of the circuit board,
9. The method of manufacturing a capacitive humidity sensor according to claim 8, wherein, in the connecting step, the circuit portion is hermetically sealed with the sealing material together with the first pad.
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