JP2011064509A - 湿度センサパッケージ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】湿度センサの感湿部に外気中の汚染物質や水滴が付着するのを防止できる湿度センサパッケージ及びその製造方法を得る。
【解決手段】湿度に応じて静電容量または電気抵抗が変化する感湿部を有する湿度センサを形成したセンサチップ基板と、湿度センサの出力変化を検出するＩＣ基板とを同一の支持基板に接着固定してなる湿度センサパッケージにおいて、センサチップ基板とＩＣ基板を封止樹脂で覆い、この封止樹脂とセンサチップ基板の湿度センサ形成面との間に、パッケージ端面に開口して湿度センサの感湿部を外気に暴露するための外気導入開口を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、湿度センサとＩＣ基板を同一の支持基板上に接着固定した湿度センサパッケージ及びその製造方法に関する。

湿度に応じて静電容量または電気抵抗が変化する感湿部を有する湿度センサを形成したセンサチップ基板と、湿度センサの出力変化を検出するＩＣ基板とを同一の支持基板上に接着固定してなる湿度センサパッケージが知られている。このような湿度センサパッケージでは、湿度検知のために湿度センサの感湿部を外気に露出させる必要があるため、センサチップ基板上に湿度センサを剥き出しで設ける構造や、センサチップ基板上に湿度センサの感湿部を露出させる開口部を設け、この開口部を除いてセンサチップ基板とＩＣ基板を保護樹脂で覆う構造（特許文献１）が従来採られていた。

特開２００７−１２７６１２号公報

しかし、パッケージ表面に湿度センサの感湿部が露出していると、外気中の汚染物質（ゴミ）や水滴が該感湿部に付着しやすく、湿度検知に悪影響を及ぼすという課題があった。

本発明は、湿度センサの感湿部に外気中の汚染物質や水滴が付着するのを防止できる湿度センサパッケージ及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、パッケージ表面をすべて封止樹脂で覆い、このパッケージ表面と直交するパッケージ端面に湿度センサの感湿部を露出させる開口部を設ければ、湿度センサの感湿部に外気中の汚染物質や水滴が付着しにくくなることに着目して完成されたものである。

すなわち、本発明は、湿度に応じて静電容量または電気抵抗が変化する感湿部を有する湿度センサを形成したセンサチップ基板と、前記湿度センサの出力変化を検出するＩＣ基板とを同一の支持基板に接着固定してなる湿度センサパッケージにおいて、前記センサチップ基板と前記ＩＣ基板を封止樹脂で覆い、この封止樹脂と前記センサチップ基板の湿度センサ形成面との間に、パッケージ端面に開口し、前記湿度センサの感湿部を外気に暴露するための外気導入開口を設けたことを特徴としている。

センサチップ基板の湿度センサ形成面上には、前記湿度センサの感湿部との間に外気導入用のキャビティを形成して該感湿部を覆う保護部材を設けることができる。この態様によれば、保護部材で形成されるキャビティにより、外気導入開口の大きさを規定できる。

保護部材は、シリコンキャップ層または感光性ドライフィルムレジストで形成されていることが好ましい。シリコンキャップ層またはドライフィルムレジストを用いれば、製造容易である。

また本発明は、製造方法の第１の態様によれば、センサチップ基板上に、湿度に応じて静電容量または電気抵抗が変化する感湿部を有する湿度センサを形成する工程と、前記センサチップ基板の湿度センサ形成面上に、前記湿度センサの感湿部との間にキャビティを形成して該感湿部を覆う保護部材を形成する工程と、前記保護部材を形成したセンサチップ基板と該センサチップ基板の湿度センサの出力変化を検出するＩＣ基板を、同一の支持基板上に接着固定する工程と、前記センサチップ基板と前記ＩＣ基板を電気的に接続する工程と、前記センサチップ基板と前記ＩＣ基板を封止樹脂で覆う工程と、前記保護部材により形成されたキャビティを切断面に露出させる位置で、前記センサチップ基板及び前記支持基板を切断する工程とを有することを特徴としている。

前記センサチップ基板上には、互いの感湿部を隣接させた一対の湿度センサを形成し、この一対の湿度センサの両方の感湿部を覆うようにして前記保護部材を形成し、前記一対の感湿部の間で前記センサチップ基板及び前記支持基板を切断することが好ましい。この態様によれば、一対の湿度センサにおいて保護部材を共用でき、製造工程が容易となる。

具体的に、前記保護部材は、シリコンからなるシリコンキャップ層を前記センサチップ基板の湿度センサ形成面に接合して形成することができる。または、感光性ドライフィルムレジストを露光及び現像して形成することができる。

さらに本発明は、製造方法の第２の態様によれば、センサチップ基板上に、湿度に応じて静電容量または電気抵抗が変化する感湿部を有する湿度センサを形成する工程と、前記センサチップ基板の湿度センサ形成面上に、前記湿度センサの感湿部を覆うメッキ膜を形成する工程と、このメッキ膜を形成したセンサチップ基板と該センサチップ基板の湿度センサの出力変化を検出するＩＣ基板を、同一の支持基板上に接着固定する工程と、前記センサチップ基板と前記ＩＣ基板を電気的に接続する工程と、前記センサチップ基板と前記ＩＣ基板を封止樹脂で覆う工程と、前記メッキ膜を切断面に露出させる位置で、前記センサチップ基板及び前記支持基板を切断する工程と、前記切断面に露出させたメッキ膜をウエットエッチングにより除去する工程とを有することを特徴としている。

前記センサチップ基板上には、互いの感湿部を隣接させた一対の湿度センサを形成し、この一対の湿度センサの両方の感湿部を覆うようにして前記メッキ膜を形成し、前記一対の感湿部の間で前記センサチップ基板及び前記支持基板を切断することが好ましい。この態様によれば、一対の湿度センサにおいてメッキ膜を共用でき、製造工程が容易となる。

具体的に、前記メッキ膜はＮｉ、ＣｕまたはＮｉ系合金により形成し、このメッキ膜を除去するエッチング液には硝酸または硝酸を主体とした混酸を用いることができる。

本発明によれば、湿度センサパッケージ表面は封止樹脂で覆われ、湿度センサパッケージ端面に開口させた外気導入開口を介して湿度センサの感湿部が露出するので、外気中の汚染物質や水滴が湿度センサの感湿部まで入りにくく、湿度センサの感度を良好に保てる。

本発明の第１実施形態による湿度センサパッケージの外観斜視図である。 同湿度センサパッケージを表面側から見て示す模式平面図である。 同湿度センサパッケージの模式断面図（図２のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。 湿度センサの構造を示す断面図（図２のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。 第１実施形態による湿度センサパッケージの製造工程を示す平面図である。 図５と同工程を示す断面図（図５のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。 保護部材をシリコンキャップ層で形成する工程を示す断面図である。 保護部材を感光性ドライフィルムレジストで形成する工程を示す断面図である。 図６の次工程を示す断面図である。 図９の次工程を示す断面図である。 図１０の次工程を示す断面図である。 図１１の工程で切断された切断面を示す断面図である。 本発明の第２実施形態による湿度センサパッケージを示す外観斜視図である。 同湿度センサパッケージを表面側から見て示す模式平面図である。 同湿度センサパッケージの模式断面図（図１４のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。 第２実施形態による湿度センサパッケージの製造工程を示す平面図である。 図１６と同工程を示す断面図（図１６のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。 図１７の次工程を示す断面図である。 図１８の次工程を示す断面図である。 図１９の次工程を示す断面図である。 図２０の工程で切断された切断面を拡大して示す断面図である。 図２０の次工程を示す断面図である。

図１〜図１２は、本発明の第１実施形態を示している。図１は本発明の第１実施形態による湿度センサパッケージ１を示す外観斜視図、図２は湿度センサパッケージ１を上から見て示す模式平面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う湿度センサパッケージ１の模式断面図、図４は湿度センサ構造を示す断面図である。図２では封止樹脂を図示省略してある。

湿度センサパッケージ１は、湿度変化を検出する湿度センサ２１を形成したセンサチップ基板２０と湿度センサ２１の出力変化を検出するＩＣ基板５０を同一の支持基板１０上に接着固定し、このセンサチップ基板２０及びＩＣ基板５０を封止樹脂６０で覆って形成したものである。パッケージ表面１ａは封止樹脂６０による巨視的な凹凸のない平坦面で構成され、パッケージ裏面となる支持基板１０の裏面１０ｃにはＩＣ基板５０と外部回路の導通接続を可能にする不図示のＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）端子が複数設けられ、このパッケージ表裏面に対して直交するパッケージ端面１ｂに、湿度センサ２１の感湿部２２を外気に曝す外気導入開口４０が開口している。

センサチップ基板２０は、例えばＳｉ層２０ａ上に絶縁膜２０ｂを有するシリコン基板からなる。このセンサチップ基板２０の表面２０ｃに形成された湿度センサ２１は、吸収または放出した水分量に応じて誘電率が変化する高分子感湿材料を誘電体とした静電容量型の湿度センサであって、湿度によって静電容量が変化する感湿部２２と、湿度によらず一定の静電容量を保持する固定部２３を有している。本明細書では、湿度センサ２１を形成したセンサチップ基板２０の表面２０ｃを湿度センサ形成面２０ｃと定義する。

感湿部２２と固定部２３は、図４に詳細に示すように、その中間位置に想定した仮想中心線Ｘに関してミラー反転の関係にあり、同一の電極材料及び誘電材料を用いて同一のプロセスで形成された下部電極膜２４、高分子感湿膜２５及び上部電極膜２６によるほぼ同一の平行平板構造をなしている。下部電極膜２４は、感湿部２２と固定部２３に共通で形成され、高分子感湿膜２５と上部電極膜２６は、感湿部２２と固定部２３に個別で形成されている。高分子感湿膜２５の膜厚は下部電極膜２４と上部電極膜２６の間隔ｄに等しく、下部電極膜２４と上部電極膜２６の間に蓄積される静電容量Ｃは、高分子感湿膜２５の誘電率ε、下部電極膜２４と上部電極膜２６の間隔ｄと対向面積Ｓで決定される（Ｃ＝εＳ／ｄ）。感湿部２２の上部電極膜２６Ａには高分子感湿膜２５を露出させる開口部２７を多数設けているが、固定部２３の上部電極膜２６Ｂには開口部を設けていない。多数の開口部２７は、下部電極膜２４と対向する領域に左右上下方向に所定間隔をあけて並び、平面矩形状をなしている。開口部２７の数、平面形状及び形成位置は任意である。上部電極膜２６は、外気との水分授受を遮断する非透湿保護膜２８で覆われている。下部電極膜２４及び上部電極膜２６は例えばＡｌ、Ｔａ、Ｔｉ、ＮｉＦｅ、Ｎｉ等の電極材料からなり、高分子感湿膜２５は例えばポリイミドからなり、非透湿保護膜２８は例えば窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ膜）やＳｉＯ₂膜、Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂積層膜、ＳｉＯ₂／ＳｉＮ積層膜等からなる。

感湿部２２では、上部電極膜２６に設けた多数の開口部２７から高分子感湿膜２５が外気に露出し、外気中の湿度（水分量）に応じて高分子感湿膜２５の吸収または放出する水分量が増減して誘電率εが変化し、下部電極膜２４と上部電極膜２６の間の静電容量（センサ容量）Ｃ２０が変化する。一方、固定部２３では、高分子感湿膜２５が非透湿保護膜２８及び上部電極膜２６により覆われて外気に露出しないので、外気中の湿度（水分量）が変化しても該高分子感湿膜２５中の水分量は変化せず、誘電率εも変化しない。これにより、下部電極膜２４と上部電極膜２６の間には一定の静電容量（固定容量）Ｃ３０が保持される。

下部電極膜２４には、固定部２３側に位置させて下部電極配線３４の一端部が接続されており、下部電極配線３４の他端部に電極パッド３５が形成されている。上部電極膜２６には、感湿部２２及び固定部２３に個別に上部電極配線３６の一端部が接続されており、上部電極配線３６の他端部に電極パッド３５が形成されている。複数の電極パッド３５は、例えばＡｕからなる導電性ワイヤー５１によって、ＩＣ基板５０と電気的に接続されている。下部電極配線３４、上部電極配線３６及び複数の電極パッド３５は、例えばＡｌ、Ｔａ、Ｔｉ、ＮｉＦｅ、Ｎｉ等の電極材料からなる。

ＩＣ基板５０は、センサチップ基板２０の複数の電極パッド３５に対応する複数の電極パッド５５を有し、湿度センサ２１の出力変化を検出する制御回路基板である。より具体的には、湿度センサ２１のセンサ容量Ｃ２０と固定容量Ｃ３０の差分ΔＣ（＝Ｃ２０−Ｃ３０）を電圧に変換し、この電圧に対応する湿度変化（相対湿度）を外部回路へ出力する機能を有している。上述のようにＩＣ基板５０の複数の電極パッド５５は、センサチップ基板２０の複数の電極パッド３５と導電性ワイヤー５１によって電気的に接続されている。またＩＣ基板５０には、上記センサチップ基板用の電極パッド５５とは別に、外部接続用の電極パッド５６が備えられている。この外部接続用の電極パッド５６は、例えばＡｕからなる導電性ワイヤー５２によって、支持基板１０の表面１０ａに露出するコンタクト導体１０ｂと電気的に接続されている。コンタクト導体１０ｂは、支持基板１０の裏面１０ｃ（実装面）に設けたＳＭＤ端子と電気的に接続されている。

封止樹脂６０は、例えばフィラーを混入したエポキシ系樹脂からなり、５００μｍ程度の厚さで備えられている。上記導電性ワイヤー５１、５２によるワイヤーボンディング部を含めたセンサチップ基板２０及びＩＣ基板５０の電気配線部とＩＣ基板５０は、封止樹脂６０内に完全に埋め込まれているので、封止樹脂６０により腐食や衝撃による破損から保護され、湿度センサパッケージ１の信頼性を高められる。

外気導入開口４０は、センサチップ基板２０の湿度センサ形成面２０ｃと封止樹脂６０の間に設けられ、パッケージ端面１ｂよりも基板奥側で、湿度センサ２１の感湿部２２を露出させるキャビティ（空間）を形成している。パッケージ端面１ｂは、センサチップ基板２０の湿度センサ形成面２０ｃ及び支持基板１０の表面１０ａに対しても直交している。

外気導入開口４０の形状及び大きさは、センサチップ基板２０の湿度センサ形成面２０ｃと封止樹脂６０の間に介在させた保護部材４１によって規定されている。保護部材４１は、パッケージ端面１ｂで開放させた平面視鉤状をなし、感湿部２２の周囲及び上方にパッケージ端面１ｂから外気を導入させる外気導入用のキャビティを画成する。この保護部材４１は、シリコンキャップ層または感光性ドライフィルムからなる。湿度センサ形成面２０ｃとの間に保護部材４１が画成するキャビティの高さ寸法（パッケージ端面１ｂに平行な方向の寸法）は、具体的に１０〜１００μｍ程度である。現状で湿度センサ２１の感湿部２２の高さ寸法は、５μｍ程度である。１０μｍ程度の開口であれば、外気導入開口４０から外気中の水分子が自由に出入りでき、感湿部２２の静電容量が外気の湿度に応じて変化する。

このようにパッケージ表面１ａを封止樹脂６０により巨視的な凹凸のない平坦面で構成し、パッケージ端面１ｂに開口させた外気導入開口４０から湿度センサ２１の感湿部２２を外気に曝せば、進入してくる外気に感湿部２２（特に高分子感湿膜２５）が１８０°向き合う位置関係で触れることが少なくなり、パッケージ表面に湿度センサの感湿部を露出させる場合に比べて、感湿部２２に外気中の汚染物質や水滴が付着するのを防止できる。

次に、図５〜図１２を参照し、第１実施形態による湿度センサパッケージ１の製造方法について説明する。図５は湿度センサパッケージ１の製造工程を示す平面図、図６−１１は湿度センサパッケージ１の製造工程を図５のＡ−Ａ線に沿う断面で示す断面図、図１２は図１１の工程により得られる切断面を示す拡大断面図である。

先ず、図５及び図６に示すように、センサチップ基板２０の湿度センサ形成面２０ｃに、感湿部２２と固定部２３を有する湿度センサ２１を一対で形成する。この一対の湿度センサ２１は、互いの感湿部２２を隣接させ、かつ、該隣接させた感湿部２２の中間位置に想定した仮想中心線Ｘに関してミラー反転の関係にある平行平板構造で形成する。本実施形態の湿度センサ２１は容量型湿度センサであるから、具体的には、センサ形成面２０ｃ上に感湿部２２と固定部２３に共通の下部電極膜２４を形成し、この下部電極膜２４上に、高分子感湿膜２５及び上部電極膜２６を感湿部２２と固定部２３にそれぞれ形成する。続いて、感湿部２２の上部電極膜２６には高分子感湿膜２５を露出させる多数の開口部２７を形成し、固定部２３の上部電極膜２６には開口部を形成せずベタ膜状のまま残す。そして、上部電極膜２６を覆う非透湿性保護膜２８を形成する。ここまでの工程により、一対の湿度センサ２１（図４）が形成される。

次に、同図５及び図６に示すように、センサチップ基板２０の湿度センサ形成面２０ｃ（非透湿保護膜２８の上）に、感湿部２２との間にキャビティを形成して該感湿部２２を覆う保護部材４１を形成する。保護部材４１には、シリコンキャップ層４２または感光性ドライフィルムレジスト４３を用いる。

図７は、上記保護部材４１を、シリコンキャップ層４２により形成する工程を示している。この工程では、キャビティ４２ａを備えたシリコンキャップ層４２を、キャビティ４２ａで一対の感湿部２２を覆うように位置決めした状態で、センサチップ基板２０の湿度センサ形成面２０ｃに接合する。シリコンキャップ層４２の接合は、例えば樹脂接着剤を用いるか、共晶接合または陽極接合により行う。接合後は、シリコンキャップ層４２の不要な部分をダイシングにより除去することで、図５及び図６に示す保護部材４１が得られる。図７の一点鎖線は、シリコンキャップ層４２のダイシングラインを示している。

図８は、上記保護部材４１を、感光性ドライフィルムレジスト４３により形成する工程を示している。この工程では、先ず、図８（ａ）に示すように、図示省略した非透湿保護膜２８上にネガ型の感光性ドライフィルムレジストを貼り付け、露光及び現像により、一対の感湿部２２の外周を囲む第１層４３ａを形成する。続いて、図８（ｂ）に示すように、第１層４３ａの上にネガ型の感光性ドライフィルムレジストを貼り付け、露光及び現像により、第１層４３ａに接続して一対の感湿部２２の上方を覆う第２層４３ｂを形成する。この第１層４３ａと第２層４３ｂにより、図５及び図６に示す保護部材４１が得られる。

上記シリコンキャップ層４２または感光性ドライフィルム４３で形成した保護部材４１には、後工程で行う封止時に変形しない大きさの強度を与えてある。

保護部材４１を形成したら、支持基板１０の表面１０ａに、多数のセンサチップ基板２０と多数のＩＣ基板５０を接着固定する。本実施形態では、図９に示すように、１枚のセンサチップ基板２０と２枚のＩＣ基板５０を１単位とし、センサチップ基板２０を挟んで両側にそれぞれＩＣ基板５０を配置する。

続いて、同図９に示すように、例えばＡｕからなる導電性ワイヤー５１でセンサチップ基板２０の複数の電極パッド３５とＩＣ基板５０の複数の電極パッド５５をそれぞれ接続し、センサチップ基板２０とＩＣ基板５０を電気的に接続する。さらに、例えばＡｕからなる導電性ワイヤー５２でＩＣ基板５０の外部接続用の電極パッド５６と支持基板１０のコンタクト導体１０ｂを接続し、ＩＣ基板５０と支持基板１０を電気的に接続する。

続いて、図１０に示すように、センサチップ基板２０とＩＣ基板５０を封止樹脂６０で完全に覆い、この封止樹脂６０によって、巨視的な凹凸のない平坦なパッケージ表面１ａを形成する。ワイヤーボンディング部を含むセンサチップ基板２０、ＩＣ基板５０及び支持基板１０の電気配線部とＩＣ基板５０自体が封止樹脂６０内に完全に埋め込まれているので、腐食や衝撃に強く、信頼性を高められる。

そして封止樹脂６０が硬化したら、図１１に示すように、一対の感湿部２２の中間位置に想定した仮想中心線Ｘで、支持基板１０及びセンサチップ基板２０を切断する。これにより、一対の湿度センサ２１は個々に分割され、支持基板１０上に１枚のセンサチップ基板２０と１枚のＩＣ基板５０を備えた湿度センサパッケージ１が多数得られる。図１２は、基板切断面を示す拡大断面図である。図１２に示されるように切断面には、支持基板１０側から順にセンサチップ基板２０、保護部材４１及び封止樹脂６０が露出し、センサチップ基板２０上の感湿部２２と保護部材４１の間に形成されたキャビティが外気導入開口４０となり、この外気導入開口４０を含む切断面がパッケージ端面１ｂとなる。外気導入開口４０には、パッケージ端面１ｂよりも基板奥側で湿度センサ２１の感湿部２２が露出する。

以上により、図１〜図４に示される湿度センサパッケージ１が得られる。

図１３〜図２２は、本発明の第２実施形態を示している。図１３は第２実施形態による湿度センサパッケージ２の外観斜視図、図１４は湿度センサパッケージ２を表面側から見て示す平面図、図１５は湿度センサパッケージ２の模式断面図（図１４のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。図１４では封止樹脂を図示省略している。

この第２実施形態は、上述の保護部材４１に替えて、センサチップ基板２０の湿度センサ形成面２０ｃ上に湿度センサ２１の感湿部２２を覆うメッキ膜４４を設け、このメッキ膜４４ごとセンサチップ基板２０とＩＣ基板５０を封止樹脂６０で覆い、後にメッキ膜４４を除去することで、パッケージ端面１ｂに開口する外気導入開口４０を形成した実施形態である。図１２〜図１５に示されるように湿度センサパッケージ２の完成状態では、メッキ膜４４が残らず、感湿部２２と封止樹脂６０の間には外気導入開口４０（外気導入用のキャビティ）のみが存在している。ウエットエッチングにより除去可能なメッキ膜４４を用いて外気導入開口４０を形成する構成以外は、第１実施形態の湿度センサパッケージ１と同一である。

図１６〜図２２を参照し、第２実施形態による湿度センサパッケージ２の製造方法について説明する。図１６は湿度センサパッケージ２の製造工程を示す平面図、図１７〜図２０は湿度センサパッケージ２の製造工程を図１６のＡ−Ａ線に沿う断面で示す断面図、図２１は図２０の工程で得られる切断面を示す拡大断面図、図２２は図２０の次工程を示す断面図である。

先ず、図１６及び図１７に示すように、センサチップ基板２０の湿度センサ形成面２０ｃに、感湿部２２と固定部２３を有する湿度センサ２１を一対で形成する。この一対の湿度センサ２１は、互いの感湿部２２を隣接させ、かつ、該隣接させた感湿部２２の中間位置に想定した仮想中心線Ｘに関してミラー反転の関係にある平行平板構造で形成する。本実施形態の湿度センサ２１は容量型湿度センサであるから、具体的には、センサ形成面２０ｃ上に感湿部２２と固定部２３に共通の下部電極膜２４を形成し、この下部電極膜２４上に、高分子感湿膜２５及び上部電極膜２６を感湿部２２と固定部２３にそれぞれ形成する。続いて、感湿部２２の上部電極膜２６には高分子感湿膜２５を露出させる多数の開口部２７を形成し、固定部２３の上部電極膜２６には開口部を形成せずベタ膜状のまま残す。そして、上部電極膜２６を覆う非透湿性保護膜２８を形成する。ここまでの工程により、一対の湿度センサ２１（図４）が形成される。

次に、同図１６及び図１７に示すように、センサチップ基板２０の湿度センサ形成面２０ｃ（より詳細には非透湿保護膜２８の上）に、一対の感湿部２２を覆うメッキ膜４４を形成する。このメッキ膜４４は、感湿部２２の周囲及び上方にパッケージ端面から外気を導入させる外気導入開口（外気導入用のキャビティ）を画成するもので、後のウエットエッチング工程ですべて除去される。メッキ膜４４は、１０〜１００μｍ程度の膜厚で、例えばＮｉ、ＣｕまたはＮｉＦｅ等のＮｉ系合金により形成する。

続いて、支持基板１０の表面１０ａに、多数のセンサチップ基板２０と多数のＩＣ基板５０を接着固定する。本実施形態では、図１８に示すように、１枚のセンサチップ基板２０と２枚のＩＣ基板５０を１単位とし、センサチップ基板２０を挟んで両側にそれぞれＩＣ基板５０を配置する。

続いて、同図１８に示すように、例えばＡｕからなる導電性ワイヤー５１でセンサチップ基板２０の複数の電極パッド３５とＩＣ基板５０の複数の電極パッド５５をそれぞれ接続し、センサチップ基板２０とＩＣ基板５０を電気的に接続する。さらに、例えばＡｕからなる導電性ワイヤー５２でＩＣ基板５０の外部接続用の電極パッド５６と支持基板１０のコンタクト導体１０ｂを接続し、ＩＣ基板５０と支持基板１０を電気的に接続する。

続いて、図１９に示すように、メッキ膜４４を形成したセンサチップ基板２０とＩＣ基板５０を封止樹脂６０で完全に覆い、この封止樹脂６０によって、巨視的な凹凸のない平坦なパッケージ表面１ａを形成する。ワイヤーボンディング部を含むセンサチップ基板２０、ＩＣ基板５０及び支持基板１０の電気配線部とＩＣ基板５０自体が封止樹脂６０内に完全に埋め込まれているので、腐食や衝撃に強く、信頼性を高められる。

そして封止樹脂６０が硬化したら、図２０に示すように、一対の感湿部２２の中間位置に想定した仮想中心線Ｘで、支持基板１０及びセンサチップ基板２０を切断する。これにより、一対の湿度センサ２１は個々に分割され、支持基板１０上に１枚のセンサチップ基板２０と１枚のＩＣ基板５０を備えた湿度センサパッケージ２が多数得られる。図２１は、基板切断面を示す拡大断面図である。図２１に示されるように切断面には、支持基板１０側から順にセンサチップ基板２０、メッキ膜４４及び封止樹脂６０が露出する。この切断面が、パッケージ端面１ｂとなる。

続いて、図２２に示すように、切断面（パッケージ端面１ｂ）に露出させたメッキ膜４４をウエットエッチング処理により除去する。エッチング液には、硝酸または硝酸を主体とした混酸を用いる。メッキ膜４４を除去すると、該除去部分が、感湿部２２の周囲に外気導入用のキャビティを形成する外気導入開口４０となる。外気導入開口４０には、パッケージ端面１ｂよりも基板奥側で、湿度センサ２１の感湿部２２が露出する。

外気導入開口４０の大きさ及び形状は、メッキ膜４４により規定されている。すなわち、外気導入開口４０の高さ寸法（パッケージ端面１ｂに平行な方向の寸法）はメッキ膜４４の膜厚寸法に等しく、外気導入開口４０の平面形状はメッキ膜４４の平面形状に等しくなる。外気導入開口４０が湿度センサ形成面２０ｃとの間に形成するキャビティの高さ寸法は、具体的に１０〜１００μｍ程度である。現状で湿度センサ２１の感湿部２２の高さ寸法は、５μｍ程度である。１０μｍ程度の開口であれば、外気導入開口４０から外気中の水分子が自由に出入りでき、感湿部２２の静電容量が外気の湿度に応じて変化する。

以上により、図１３〜図１５に示される湿度センサパッケージ２が得られる。

この第２実施形態によっても、パッケージ表面１ａが封止樹脂６０により巨視的な凹凸のない平坦面で構成され、かつ、パッケージ端面１ｂに開口させた外気導入開口４０から湿度センサ２１の感湿部２２が外気に曝されるので、進入してくる外気に感湿部２２（特に高分子感湿膜２５）が１８０°向き合う位置関係で触れることが少なくなり、パッケージ表面に湿度センサの感湿部を露出させる場合に比べて、感湿部２２に外気中の汚染物質や水滴が付着するのを防止できる。

上記各実施形態では、センサチップ基板２０上に湿度センサ２１を一対で形成し、この一対の湿度センサ２１の感湿部２２に共有で保護部材４１またはメッキ膜４４を形成しているが、保護部材４１またはメッキ膜４４は、各湿度センサ２１の感湿部２２毎に形成する態様であってもよい。

また上記各実施形態では、感湿部２２と固定部２３を有する湿度センサ２１を備えた実施形態で本発明を説明したが、湿度に応じて出力が変化する感湿部のみを有する湿度センサを備えた湿度センサパッケージにも本発明は適用可能である。また、容量型湿度センサだけでなく、湿度に応じて電気抵抗が変化する感湿部を有する抵抗型湿度センサにも本発明は適用可能である。

１、２ 湿度センサパッケージ
１ａ パッケージ表面
１ｂ パッケージ端面
１０ 支持基板
１０ａ 表面
１０ｂ コンタクト導体
１０ｃ 裏面
２０ センサチップ基板
２０ａ Ｓｉ層
２０ｂ 絶縁膜
２０ｃ 湿度センサ形成面（表面）
２１ 湿度センサ
２２ 感湿部
２３ 固定部
２４ 下部電極膜
２５ 高分子感湿膜
２６ 上部電極膜
２７ 開口部
２８ 非透湿保護膜
３４ 下部電極配線
３５ 電極パッド
３６ 上部電極配線
４０ 外気導入開口
４１ 保護部材
４２ シリコンキャップ層
４３ 感光性ドライフィルムレジスト
４４ メッキ膜
５０ ＩＣ基板
５１、５２ 導電性ワイヤー
５５、５６ 電極パッド

Claims (10)

1. 湿度に応じて静電容量または電気抵抗が変化する感湿部を有する湿度センサを形成したセンサチップ基板と、前記湿度センサの出力変化を検出するＩＣ基板とを同一の支持基板に接着固定してなる湿度センサパッケージにおいて、
   前記センサチップ基板と前記ＩＣ基板を封止樹脂で覆い、
   この封止樹脂と前記センサチップ基板の湿度センサ形成面との間に、パッケージ端面に開口し、前記湿度センサの感湿部を外気に暴露するための外気導入開口を設けたこと、
   を特徴とする湿度センサパッケージ。
2. 請求項１記載の湿度センサパッケージにおいて、前記センサチップ基板の湿度センサ形成面上に、前記湿度センサの感湿部との間に外気導入用のキャビティを形成して該感湿部を覆う保護部材を設けた湿度センサパッケージ。
3. 請求項２記載の湿度センサパッケージにおいて、前記保護部材は、シリコンキャップ層または感光性ドライフィルムレジストで形成されている湿度センサパッケージ。
4. センサチップ基板上に、湿度に応じて静電容量または電気抵抗が変化する感湿部を有する湿度センサを形成する工程と、
   前記センサチップ基板の湿度センサ形成面上に、前記湿度センサの感湿部との間にキャビティを形成して該感湿部を覆う保護部材を形成する工程と、
   前記保護部材を形成したセンサチップ基板と該センサチップ基板の湿度センサの出力変化を検出するＩＣ基板を、同一の支持基板上に接着固定する工程と、
   前記センサチップ基板と前記ＩＣ基板を電気的に接続する工程と、
   前記センサチップ基板と前記ＩＣ基板を封止樹脂で覆う工程と、
   前記保護部材により形成されたキャビティを切断面に露出させる位置で、前記センサチップ基板及び前記支持基板を切断する工程と、
   を有することを特徴とする湿度センサパッケージの製造方法。
5. 請求項４記載の湿度センサパッケージの製造方法において、前記センサチップ基板上には、互いの感湿部を隣接させた一対の湿度センサを形成し、この一対の湿度センサの両方の感湿部を覆うようにして前記保護部材を形成し、前記一対の感湿部の間で前記センサチップ基板及び前記支持基板を切断する湿度センサパッケージの製造方法。
6. 請求項４または５に記載の湿度センサパッケージの製造方法において、前記保護部材は、シリコンからなるシリコンキャップ層を前記センサチップ基板の湿度センサ形成面に接合して形成する湿度センサパッケージの製造方法。
7. 請求項４または５に記載の湿度センサパッケージの製造方法において、前記保護部材は、感光性ドライフィルムレジストを露光及び現像して形成する湿度センサパッケージの製造方法。
8. センサチップ基板上に、湿度に応じて静電容量または電気抵抗が変化する感湿部を有する湿度センサを形成する工程と、
   前記センサチップ基板の湿度センサ形成面上に、前記湿度センサの感湿部を覆うメッキ膜を形成する工程と、
   このメッキ膜を形成したセンサチップ基板と該センサチップ基板の湿度センサの出力変化を検出するＩＣ基板を、同一の支持基板上に接着固定する工程と、
   前記センサチップ基板と前記ＩＣ基板を電気的に接続する工程と、
   前記センサチップ基板と前記ＩＣ基板を封止樹脂で覆う工程と、
   前記メッキ膜を切断面に露出させる位置で、前記センサチップ基板及び前記支持基板を切断する工程と、
   前記切断面に露出させたメッキ膜をウエットエッチングにより除去する工程と、
   を有することを特徴とする湿度センサパッケージの製造方法。
9. 請求項８記載の湿度センサパッケージの製造方法において、前記センサチップ基板上には、互いの感湿部を隣接させた一対の湿度センサを形成し、この一対の湿度センサの両方の感湿部を覆うようにして前記メッキ膜を形成し、前記一対の感湿部の間で前記センサチップ基板及び前記支持基板を切断する湿度センサパッケージの製造方法。
10. 請求項８または９記載の湿度センサパッケージの製造方法において、前記メッキ膜はＮｉ、ＣｕまたはＮｉ系合金により形成し、このメッキ膜を除去するエッチング液に硝酸または硝酸を主体とした混酸を用いる湿度センサパッケージの製造方法。

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