JP2012078089A - Gas sensor - Google Patents
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Description
この発明は半導体チップのキャビティに感ガス部を設けたガスセンサに関し、特にガスセンサの実装構造に関する。 The present invention relates to a gas sensor having a gas sensitive part provided in a cavity of a semiconductor chip, and more particularly to a gas sensor mounting structure.
MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用い、半導体チップのキャビティ上に感ガス部を設けたガスセンサが研究されている。しかしこのようなガスセンサの実装構造については、余り検討されていない。そしてMEMS型のガスセンサを単純に実装すると、パッケージにガスセンサの半導体チップをダイボンドし、電極のパッドをワイヤボンドし、更にチップをカバーで保護することになる。しかしこれでは実装構造が複雑である。 Gas sensors in which a gas sensitive part is provided on a cavity of a semiconductor chip using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology have been studied. However, the mounting structure of such a gas sensor has not been studied much. When the MEMS type gas sensor is simply mounted, the semiconductor chip of the gas sensor is die-bonded to the package, the electrode pads are wire-bonded, and the chip is further protected by the cover. However, this makes the mounting structure complicated.
ここで関連する先行技術を示すと、特許文献1:JP2001-337063A、特許文献2:JP2002-174608Aは、パッケージに固定したリードにガスセンサの基板をフリップチップ接続することを開示している。なおガスセンサはMEMS型ではなく、基板に感ガス部を厚膜印刷で設けたものである。 Prior arts related here are disclosed in Patent Document 1: JP2001-337063A and Patent Document 2: JP2002-174608A in which a gas sensor substrate is flip-chip connected to a lead fixed to a package. The gas sensor is not a MEMS type, and a gas sensitive part is provided on a substrate by thick film printing.
この発明の課題は、パッケージへのダイボンドもワイヤボンドも無しに、ガスセンサをプリント基板に実装できるようにすることにある。
この発明の追加の課題は、ガスセンサにガスフィルタを設けることにある。
An object of the present invention is to enable a gas sensor to be mounted on a printed circuit board without die bonding or wire bonding to a package.
An additional object of the present invention is to provide a gas filter in the gas sensor.
この発明は、半導体チップの一面に感ガス部を有する絶縁膜が設けられ、感ガス部の裏面で半導体チップにキャビティが設けられたガスセンサにおいて、半導体チップは、一面から反対面へと貫通し感ガス部に電気的に接続される導電性のビアと、反対面に設けられかつビアに接続される配線、とを備え、かつ感ガス部が半導体チップに固着された通気性のカバーで覆われていることを特徴とする。 According to the present invention, in a gas sensor in which an insulating film having a gas sensitive part is provided on one surface of a semiconductor chip and a cavity is provided in the semiconductor chip on the back surface of the gas sensitive part, the semiconductor chip penetrates from one surface to the opposite surface. A conductive via electrically connected to the gas part and a wiring provided on the opposite surface and connected to the via, and the gas sensitive part covered with a breathable cover fixed to the semiconductor chip It is characterized by.
この発明では、半導体チップをプリント基板等に直接接続でき、パッケージが不要で、ダイボンドもワイヤボンドも不要である。また感ガス部を覆うカバーを半導体チップに固着し、パッケージ無しでカバーを取り付ける。 In the present invention, a semiconductor chip can be directly connected to a printed circuit board or the like, no package is required, and neither die bonding nor wire bonding is required. Also, a cover covering the gas sensitive part is fixed to the semiconductor chip, and the cover is attached without a package.
好ましくは、カバーはセラミックまたはガラスから成り、かつ半導体チップへ至るカバー内の通気路にガスフィルタが設けられている。このようにすると、ガスフィルタをMEMS型のガスセンサに設けることができる。
より好ましくは、感ガス部から見て反対側の位置で、カバーにガスフィルタを収容する凹部が設けられている。このようにすると、簡単な構造のカバーでガスフィルタを設けることができる。
Preferably, the cover is made of ceramic or glass, and a gas filter is provided in an air passage in the cover leading to the semiconductor chip. In this way, the gas filter can be provided in the MEMS type gas sensor.
More preferably, a recess for accommodating the gas filter is provided in the cover at a position opposite to the gas sensitive part. If it does in this way, a gas filter can be provided with the cover of a simple structure.
特に好ましくは、凹部を覆い孔がある金属のリッドがカバーに固着されている。このようにすると、ガスフィルタの脱落を簡単に防止できる。またカバーに凹部を覆う蓋を設けても、ガスフィルタの脱落を防止できる。
Particularly preferably, a metal lid covering the recess and having a hole is fixed to the cover. If it does in this way, drop-off of a gas filter can be prevented easily. Moreover, even if the cover is provided with a cover that covers the recess, the gas filter can be prevented from falling off.
以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。 In the following, an optimum embodiment for carrying out the present invention will be shown.
図1〜図5に、実施例とその変形とを示す。図1〜図3に最初の実施例を示し、図において2はガスセンサ、4はガスセンサ2をハンダ付けしたプリント基板である。ガスセンサ2は半導体チップ6とカバー8とから成り、半導体チップ6はシリコンあるいはGaAsなどから構成され、その一面にシリカあるいは酸化タンタルなどの絶縁膜12が設けられ、絶縁膜12の裏面側にキャビティ10が設けられている。なおキャビティ10は絶縁膜12側からエッチングにより設けても、あるいはチップ6の反対面側から設けてもよい。
1 to 5 show an embodiment and its modifications. 1 to 3 show a first embodiment, in which 2 is a gas sensor and 4 is a printed circuit board on which the
絶縁膜12中のキャビティ10上で例えば方形の部分をベース14とし、ベース14は脚15により、キャビティ10の外部の絶縁膜12に接続されている。ベース14上に、金属酸化物半導体ガスセンサもしくは接触燃焼式ガスセンサなどの感ガス部16を設ける。感ガス部16に例えば4本の配線17を接続し、他端を図2に示す導電性でチップ6を貫通するビア18に接続する。ビア18は、チップ6への反応性イオンエッチングなどにより設けられ、Cuなどの導電体が充填されている。感ガス部16から見てチップ6の反対面側にパッド20を設けてビア18に接続し、パッドは配線の例であり、ハンダバンプ22を介してプリント基板4の配線24にハンダ付けする。なおMEMS型のガスセンサでは、半導体チップ6の構成として種々のものが知られており、感ガス部16の構成、絶縁膜12の構成などは適宜に変更できる。またハンダバンプ22はプリント基板4の一部である。
For example, a rectangular portion on the
半導体チップ6の、感ガス部16側の面に、チップ6の四周を取り囲むように金属層26が設けられている。カバー8は例えばセラミックもしくはガラスから成り、30,34はキャビティで、キャビティ30,34間には多孔質層32が設けられている。なおカバー8をガラスとする場合、多孔質層32の代わりに貫通孔を設ける。35は金属のリッドで、孔36が設けられ、カバー8の上端の金属層37に溶接、ハンダ付けなどで固定されている。リッド35はキャビティ34の蓋となり、キャビティ34にはシート状の活性炭、シート状のゼオライトなどから成るガスフィルタ38が収容されている。そしてカバー8の底面に金属層39が設けられ、バンプ40を介してチップの金属層26に固着されている。カバー8からリッド35とガスフィルタ38を除いた状態を図3に示す。
A
図1〜図3のガスセンサ2を製造するには、半導体チップに例えば最初にビア18とパッド20とを形成する。次いで通常のMEMS型ガスセンサのように、キャビティ10,ベース14,感ガス部16等を形成する。またカバー8をセラミックで形成する場合、例えば3層のセラミックとし、最下層のセラミックシートに孔を設けてキャビティ30とし、最上層のセラミックシートにも同様に孔を設けてキャビティ34とする。また中間層のセラミックシートでは多孔質層32の部分に孔を設け、焼結後も多孔性を維持する材料を充填する。次いで3層を積層し焼成し、ガスフィルタ38をキャビティ34にセットし、リッド35を金属層37に結合する。そしてバンプ40を用いて、金属層26,39を接合すると、感ガス部16の周囲四周を封止できる。このようにしてガスセンサ2が完成し、プリント基板4にハンダ付けで取り付ける。なおカバー8をガラスとする場合、エッチングあるいは機械加工などによりキャビティ30,34を設け、多孔質層32の部分にも同様に孔を設ける。またバンプ40、金属層26,39に代えて、樹脂接着剤などでカバー8とチップ6の隙間を封止してもよく、あるいは封止を省略してもよい。同様にリッド35も、樹脂などでカバー8に固着してもよい。さらにバンプ40として背の高いバンプ、例えば感ガス部16の厚さよりも背の高いバンプを用いると、キャビティ30は設けなくてもよい。
In order to manufacture the
好ましくは、チップ6を多数含むウェハーもしくはチップ6を多数含むサブウェハーに、カバー8を多数含む板をバンプ40でフリップチップ接続する。ここで好ましくは多数の未切断のリッド35から成る金属板を、板に金属層37で取り付けておく。次いで、多数のカバー8から成る板を取り付けたウェハーもしくはサブウェハーを、個々のガスセンサ2へとダイシングする。このようにすると、チップ6へのカバー8の取り付けを、ウェハーもしくはサブウェハーの段階で一括して行える。またリッド35の取り付けも容易になる。
Preferably, a plate including a large number of
図4に変形例を示し、図1〜図3と同じ符号は同じものを表す。図4の変形例では、半導体チップ6は実施例と同じで、カバー48はキャビティ34とガスフィルタ38,リッド35を備えていない。カバー48は例えばセラミックカバーで、キャビティ30を備え、多孔質層32の部分で通気性を備えている。なおセラミックに代えて、ガラスカバーとして、多孔質層32に代えて透孔を設けても良い。また多孔質層32の部分を、焼結性の低いガスフィルタ材料、例えばγ−アルミナ、不定形アルミナ、ゼオライト等で構成しても良い。この場合、カバー48をキャビティ30を設けた層と、孔内にガスフィルタ材料を充填した層の2層で構成する。
FIG. 4 shows a modified example, and the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 denote the same components. In the modification of FIG. 4, the
図5,図6に第2の実施例のガスセンサ52を示し、図1〜図3と同じ符号は同じものを表す。58はセラミック等の新たなカバーで、キャビティ34の上面を覆う蓋53と、キャビティ34の周囲3方を覆う側壁54を備え、キャビティ34の残る一方の側面に開口55が設けられ、シート状のガスフィルタ38の挿入口とする。そして孔50もしくは多孔質層などを介し、キャビティ30,34間の通気路を形成する。図5,図6の実施例では、開口55からシート状のガスフィルタ38などをキャビティ34内にセットできる。
5 and 6 show a
実施例では以下の効果が得られる。
(1) ガスセンサ2,52をプリント基板4に直接実装できる。そしてパッケージもワイヤボンドもダイボンドも不要である。
(2) 感ガス部16をカバー8などで保護できる。カバー8とチップ6との隙間はバンプ40などで封止でき、また樹脂接着剤でも封止できる。
(3) キャビティ34にガスフィルタ38を収容することにより、被毒性のガスを除去し、あるいは不要なガスを除去できる。なおガスフィルタ38はシート状に限らず、粒状として、そのままあるいは適宜の接着剤と共に、キャビティ34に収容しても良い。
In the embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The
(2) The gas
(3) By storing the
2,42 ガスセンサ
4 プリント基板
6 半導体チップ
8 カバー
10 キャビティ
12 絶縁膜
14 ベース
15 脚
16 感ガス部
17 配線
18 ビア
20 パッド
22 ハンダバンプ
24 配線
26 金属層
30,34 キャビティ
32 多孔質層
35 リッド
36 孔
37 金属層
38 ガスフィルタ
39 金属層
40 バンプ
48,58 カバー
50 孔
52 ガスセンサ
53 蓋
54 側壁
55 開口
2,42 Gas sensor 4 Printed
Claims (5)
前記半導体チップは、前記一面から反対面へと貫通し前記感ガス部に電気的に接続される導電性のビアと、前記反対面に設けられかつ前記ビアに接続される配線、とを備え、
かつ前記感ガス部が半導体チップに固着された通気性のカバーで覆われていることを特徴とする、ガスセンサ。 In a gas sensor in which an insulating film having a gas sensitive part is provided on one surface of a semiconductor chip, and a cavity is provided in the semiconductor chip on the back surface of the gas sensitive part,
The semiconductor chip includes a conductive via that penetrates from the one surface to the opposite surface and is electrically connected to the gas sensitive portion, and a wiring that is provided on the opposite surface and connected to the via,
The gas sensor is covered with a breathable cover fixed to a semiconductor chip.
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8852513B1 (en) * | 2011-09-30 | 2014-10-07 | Silicon Laboratories Inc. | Systems and methods for packaging integrated circuit gas sensor systems |
KR20150031710A (en) * | 2013-09-16 | 2015-03-25 | 엘지이노텍 주식회사 | Package for gas sensor and fabricating method of the same |
WO2016114508A1 (en) * | 2015-01-14 | 2016-07-21 | 엘지이노텍 주식회사 | Sensor package |
WO2017188700A1 (en) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | Lg Electronics Inc. | Sensor |
KR101826265B1 (en) * | 2017-02-24 | 2018-02-06 | (주)엑센 | Gas sensor package |
US20180100841A1 (en) * | 2016-10-10 | 2018-04-12 | Point Engineering Co., Ltd. | Micro Sensor Package and Manufacturing Method Thereof |
CN107915200A (en) * | 2016-10-10 | 2018-04-17 | 普因特工程有限公司 | Microsensor encapsulates |
WO2018116663A1 (en) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | Nissha株式会社 | Gas sensor module and method for manufacturing same |
WO2018155980A1 (en) * | 2017-02-24 | 2018-08-30 | (주)엑센 | Gas sensor, gas sensor element, and gas sensor package |
US10634634B2 (en) | 2016-09-13 | 2020-04-28 | Point Engineering Co., Ltd. | Micro sensor package and manufacturing method of micro sensor package |
US10705064B2 (en) | 2016-09-13 | 2020-07-07 | Point Engineering Co., Ltd. | Micro sensor package |
WO2020195673A1 (en) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | Nissha株式会社 | Mems gas sensor mounted body |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63145954A (en) * | 1986-07-29 | 1988-06-18 | Sharp Corp | Moisture sensitive element |
JP2001337063A (en) * | 2000-05-25 | 2001-12-07 | Figaro Eng Inc | Gas sensor and its manufacturing method |
JP2002174608A (en) * | 2000-12-06 | 2002-06-21 | Figaro Eng Inc | Gas sensor and its manufacturing method |
JP2005166790A (en) * | 2003-12-01 | 2005-06-23 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Sensor element mounting package |
JP2006266714A (en) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Riken Keiki Co Ltd | Combustible gas sensor |
JP2011106921A (en) * | 2009-11-16 | 2011-06-02 | Kyocera Corp | Substrate for gas sensor, package for gas sensor, and gas sensor |
-
2010
- 2010-09-30 JP JP2010220480A patent/JP5403695B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63145954A (en) * | 1986-07-29 | 1988-06-18 | Sharp Corp | Moisture sensitive element |
JP2001337063A (en) * | 2000-05-25 | 2001-12-07 | Figaro Eng Inc | Gas sensor and its manufacturing method |
JP2002174608A (en) * | 2000-12-06 | 2002-06-21 | Figaro Eng Inc | Gas sensor and its manufacturing method |
JP2005166790A (en) * | 2003-12-01 | 2005-06-23 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Sensor element mounting package |
JP2006266714A (en) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Riken Keiki Co Ltd | Combustible gas sensor |
JP2011106921A (en) * | 2009-11-16 | 2011-06-02 | Kyocera Corp | Substrate for gas sensor, package for gas sensor, and gas sensor |
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8852513B1 (en) * | 2011-09-30 | 2014-10-07 | Silicon Laboratories Inc. | Systems and methods for packaging integrated circuit gas sensor systems |
KR20150031710A (en) * | 2013-09-16 | 2015-03-25 | 엘지이노텍 주식회사 | Package for gas sensor and fabricating method of the same |
KR102152716B1 (en) | 2013-09-16 | 2020-09-07 | 엘지이노텍 주식회사 | Package for gas sensor and fabricating method of the same |
WO2016114508A1 (en) * | 2015-01-14 | 2016-07-21 | 엘지이노텍 주식회사 | Sensor package |
US10388593B2 (en) | 2016-04-27 | 2019-08-20 | Lg Electronics Inc. | Sensor |
EP3449246A4 (en) * | 2016-04-27 | 2020-01-01 | LG Electronics Inc. -1- | Sensor |
WO2017188700A1 (en) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | Lg Electronics Inc. | Sensor |
US10634634B2 (en) | 2016-09-13 | 2020-04-28 | Point Engineering Co., Ltd. | Micro sensor package and manufacturing method of micro sensor package |
US10705064B2 (en) | 2016-09-13 | 2020-07-07 | Point Engineering Co., Ltd. | Micro sensor package |
CN107915200A (en) * | 2016-10-10 | 2018-04-17 | 普因特工程有限公司 | Microsensor encapsulates |
US20180100841A1 (en) * | 2016-10-10 | 2018-04-12 | Point Engineering Co., Ltd. | Micro Sensor Package and Manufacturing Method Thereof |
KR102350203B1 (en) | 2016-12-20 | 2022-01-13 | 닛샤 가부시키가이샤 | Gas sensor module and manufacturing method thereof |
WO2018116663A1 (en) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | Nissha株式会社 | Gas sensor module and method for manufacturing same |
JP2018100900A (en) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | Nissha株式会社 | Gas sensor module and manufacturing method thereof |
US11415536B2 (en) | 2016-12-20 | 2022-08-16 | Nissha Co., Ltd. | Gas sensor module and method of manufacturing gas sensor module |
KR20190096943A (en) * | 2016-12-20 | 2019-08-20 | 닛샤 가부시키가이샤 | Gas sensor module and its manufacturing method |
WO2018155980A1 (en) * | 2017-02-24 | 2018-08-30 | (주)엑센 | Gas sensor, gas sensor element, and gas sensor package |
KR101826265B1 (en) * | 2017-02-24 | 2018-02-06 | (주)엑센 | Gas sensor package |
JPWO2020195673A1 (en) * | 2019-03-27 | 2021-04-08 | Nissha株式会社 | MEMS gas sensor mount |
CN113597549A (en) * | 2019-03-27 | 2021-11-02 | 日写株式会社 | MEMS gas sensor mounting body |
WO2020195673A1 (en) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | Nissha株式会社 | Mems gas sensor mounted body |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5403695B2 (en) | 2014-01-29 |
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