JP2014070945A - 湿度センサモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】湿度センサがパッケージ内部に格納された湿度センサモジュールに関し、より簡単な方法により、透湿性を確保しつつ防塵性を発揮させる。
【解決手段】この湿度センサモジュール（１０）は、一面（２１ａ）側にセンシング部（２２）が設けられた基板（２１）を有する湿度センサ（２０）と、湿度センサを内部に格納するパッケージ（３０）と、を備える。
そして、このパッケージには、内外を連通する貫通孔（４０）が形成され、貫通孔は非直線形状をなす。
【選択図】図２

Description

本発明は、湿度センサがパッケージ内部に格納された湿度センサモジュールに関する。

パッケージ内部に湿度センサを格納してなる湿度センサモジュールがある。一般に、パッケージ内に湿度センサを配置する場合、箱型のパッケージの一面に形成された穴から、湿度センサおよびその他部品を入れ、その穴を、透湿フィルタを備えるメタルリッド等の蓋で閉じることにより湿度センサモジュールが構成される。その他、例えば、特許文献１には、内外が連通するように直線状の貫通孔がパッケージの蓋に形成された湿度センサモジュールが提案されている。

特開２００９−１６８６４９号公報

上記した透湿フィルタは、被測定対象である水分を含んだ空気を透過する。また、透湿フィルタは、砂塵等のダストがパッケージ内に侵入しないための防塵性を有する。しかしながら、メタルリッドに透湿フィルタを配置するための工程や、透湿フィルタ等、湿度センサ特有の材料を準備する必要がある。すなわち、湿度センサ特有のコストがかかっていた。また、特許文献１に記載された貫通孔は直線形状をなし、ケース内にダストが侵入しやすい構成であった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、より簡単な方法により、透湿性を確保しつつ、防塵性を有する湿度センサモジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、一面（２１ａ）側にセンシング部（２２）が設けられた基板（２１）を有する湿度センサ（２０）と、該湿度センサを内部に格納するパッケージ（３０）と、を備える湿度センサモジュールであって、パッケージには、内外を連通する貫通孔（４０）が形成され、該貫通孔は、非直線形状をなすことを特徴としている。

これによれば、貫通孔を通して、パッケージ外部の水分を含んだ空気を、パッケージ内に導入することができる。このため、透湿性を確保することができる。一方、この貫通孔は非直線形状にされている。すなわち、貫通孔の延設方向において、単なる直線の形状をとっていない。このため、外部に存在するダストが貫通孔内に侵入しても、貫通孔の内壁に阻まれてパッケージ内部に侵入しにくくなっている。したがって、防塵性を確保することができる。

また、本発明の更なる特徴は、貫通孔の内壁（４４）が、貫通孔の両端の２つの開口面（４３ｉ，４３ｏ）のうち、一方の開口面内の任意の点と、他方の開口面内の任意の点を結ぶ全ての仮想直線（Ｌ１〜Ｌ４）と交わるように形成されることにある。

これによれば、貫通孔の一方の開口面から貫通孔内を覗いても、他方の開口面が目視できない状態になっている。したがって、パッケージ外部のダストが、直線的にパッケージの内部に侵入できないようにすることができる。換言すれば、ダストは貫通孔に万一侵入しても、貫通孔の内壁により進行方向を変えられる。これにより、貫通孔内部に侵入したダストが内壁に接触する確率を上げることができる。そして、ダストを内壁にトラップしたり、内壁への衝突により運動エネルギーを減少させたりすることができる。したがって、防塵性を向上させることができる。

また、本発明の更なる特徴は、パッケージがセラミックからなることにある。

セラミックは熱伝導率が高く、パッケージ内外における温度差を小さくすることができる。

また、本発明の更なる特徴は、パッケージが複数のセラミックシート（５０，６０，７０）が積層された多層構造をなすことにある。

これによれば、所定のセラミックシートに切欠きを設けるだけで貫通孔を形成することができる。すなわち、簡単な方法で貫通孔を形成することができる。

また、本発明の更なる特徴は、パッケージが、一面が開口する箱型のケース（３１）と、ケースの開口を蓋するカバー（３２）と、を備え、湿度センサは、基板の一面と反対の裏面（２１ｂ）側がケースの底面（３１ａ）に直接的または間接的に固定され、貫通孔は、ケースに形成されることにある。

これによれば、貫通孔が、基板のうち、センシング部が形成された面と対向する面、すなわちカバーに貫通孔が形成されている構成に較べて、万一ダストが貫通孔から侵入した場合でもセンシング部に付着することを抑制することができる。

第１実施形態に係る湿度センサモジュールの概略構成を示す断面図である。図２におけるＩ−Ｉ線に沿う断面図である。 湿度センサモジュールの概略構成を示す上面図である。図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 センシング部の概略構成を示す上面図である。 センシング部の概略構成を示す断面図である。図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 貫通孔の詳細を示す断面図である。 貫通孔の詳細を示す断面図である。 パッケージの製造方法を示す斜視図である。 パッケージの製造方法を示す斜視図である。 ダストのセンシング部への到達確率を説明する断面図である。 第２実施形態に係る湿度センサモジュールの概略構成を示す断面図である。 パッケージの製造方法を示す斜視図である。 第３実施形態に係る湿度センサモジュールの概略構成を示す断面図である。 パッケージの製造方法を示す斜視図である。 その他実施形態に係る湿度センサモジュールの概略構成を示す断面図である。 その他実施形態に係る貫通孔の詳細を示す断面図である。 その他実施形態に係る湿度センサモジュールの概略構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。

（第１実施形態）
最初に、図１〜図４を参照して、本実施形態に係る湿度センサモジュール１０の概略構成について説明する。

図１および図２に示すように、この湿度センサモジュール１０は、湿度センサ２０と、湿度センサ２０を格納するパッケージ３０と、を有する。

図３に示すように、湿度センサ２０は、基板２１と、基板２１の一面２１ａ上に形成されたセンシング部２２と、を備える。基板２１は、図４に示すように、半導体基板としてのＮ型シリコン基板を採用することができる。センシング部２２は、基板２１の一面２１ａ上に各種の膜、電極、素子等を形成することにより形成される。具体的には、一面２１ａ上にシリコン酸化膜２３が形成され、シリコン酸化膜２３上に２つの電極２４が形成される。また、シリコン酸化膜２３上であって、電極２４を覆うようにシリコン窒化膜２５が形成される。そして、２つの電極２４の間の領域を少なくとも覆うようにしてポリイミドからなる感湿膜２６が形成される。この感湿膜２６は湿度によって誘電率が変化する。すなわち、この湿度センサ２０は、２つの電極２４間の静電容量の変化に基づいて湿度を検出する容量式のものである。電極２４の形状は特に限定されるものではないが、図３に示すように、本実施形態における電極２４は櫛歯状をなし、互いの櫛歯部が噛みあって対向したものである。このような櫛歯状の電極２４を用いることにより、電極２４の配置面積を極力小さくしつつ、電極２４間の対向面積を大きくすることができ、電極２４間の容量を稼ぐことができる。

パッケージ３０は、セラミックシートを複数枚積層して形成された多層構造のセラミックパッケージである。本実施形態におけるパッケージ３０は方形の箱型であり、一面が開口したケース３１とケース３１の開口に蓋をするカバー３２とを有する。そして、ケース３１の内部に湿度センサ２０が配置される。図示しないが、パッケージ３０にはパッケージ３０の内外を電気的に接続するリードが形成され、リードはボンディングワイヤ等を介して湿度センサ２０と電気的に接続される。湿度センサ２０は、基板２１の一面２１ａと反対の裏面２１ｂがケース３１の底面３１ａに固定される。

本実施形態におけるケース３１はその底面３１ａが方形である。そして、ケース３１の４つの内側面のうち、側面３１ｂと、側面３１ｂに対向する側面３１ｃに、ケース３１（パッケージ３０）の内外を連通する貫通孔４０が形成される。なお、側面３１ｂに開口して形成される貫通孔４０を４０ｂとし、側面３１ｃに開口して形成される貫通孔４０を４０ｃとする。なお、本実施形態において、相対する側面３１ｂ，３１ｃに形成された貫通孔４０ｂ，４０ｃは、図１および図２に示すように、センシング部２２を挟むような位置に配置されている。換言すれば、側面３１ｂにおける貫通孔４０ｂの開口面と、側面３１ｃにおける貫通孔４０ｃの開口面は、センシング部２２に対して略点対称の位置に配置されている。すなわち、特許請求の範囲に記載のように、貫通孔４０が複数（本実施形態では２つ）形成されるとともに、センシング部２２を間に挟むように、相対する内壁面（本実施形態では側面３１ｂ，３１ｃ）に開口して形成される。また、本実施形態における貫通孔４０は、図２に示すように、底面３１ａと略平行に設けられている。

貫通孔４０は、本発明における特徴部分であるため、以下、図５および図６を参照して詳しく説明する。

本実施形態における貫通孔４０（４０ｂ，４０ｃ）は、図５に示すように、直角に曲がった直交部４１を２つ有する、いわゆるクランク形状をなしている。すなわち、貫通孔４０はクランク部４２を１つ有している。

また、本実施形態における貫通孔４０は、貫通孔４０の両端の２つの開口のうち、一方の開口面４３ｉ内の任意の点（例えばＡ，Ｂ）と、他方の開口面４３ｏ内の任意の点（例えばＣ，Ｄ）とを結ぶ全ての仮想直線が、貫通孔４０の内壁４４と交わるように形成されている。例えば、図６に示すように、開口面４３ｉ内の点のうちケース３１との境界の点Ａと、開口面４３ｏ内の点のうちケース３１との境界の点Ｃと、を結ぶ仮想直線Ｌ１は、壁面４４と必ず１点以上の箇所で交わる。同様に、図６に示す点Ａ−Ｄ間の仮想直線Ｌ２、点Ｂ−Ｃ間の仮想直線Ｌ３、および、点Ｂ−Ｄ間の仮想直線Ｌ４も、内壁４４と必ず１点以上の箇所で交わる。ここでは、仮想直線Ｌ１〜Ｌ４について説明したが、一方の開口面４３ｉ内の任意の点と、他方の開口面４３ｏ内の任意の点とを結ぶ全ての仮想直線に対して内壁４４と交わるように貫通孔４０が非直線形状に形成されている。換言すれば、一方の開口面４３ｉから貫通孔４０内を覗いても、他方の開口面４３ｏが目視できない状態になっている。

次に、図７および図８を参照して、本実施形態に係る湿度センサモジュール１０の製造方法について説明する。

湿度センサモジュール１０は、湿度センサ２０とパッケージ３０とをそれぞれ別の工程で製造し、湿度センサ２０をパッケージ３０内に配置することにより製造することができる。したがって、湿度センサ２０とパッケージ３０の製造の順番は問わない。ただし、パッケージ３０の製造について、湿度センサ２０をケース３１の内部に配置するための開口をカバー３２（図１）で閉じる工程を要するため、該工程についてのみ、湿度センサ２０の配置後に行わねばならない。以下、湿度センサモジュール１０の製造方法について詳しく説明する。

まず、湿度センサ２０の製造方法について簡単に説明する。本実施形態における湿度センサ２０は、一般的な容量式の湿度センサであるため、詳細の記載は省略する。また、湿度センサ２０は通常行われている半導体プロセスを用いて形成することができる。

まず、基板２１として、例えばＮ導電型の半導体基板を用意する。そして、基板２１の一面２１ａ側表層に、センシング部２２の周辺に形成される図示しない周辺回路を構成するため、拡散層および熱酸化膜等を形成する。そして、ＣＶＤ法等にてＰｏｌｙ−Ｓｉからなる各種電極、ソース、ドレインの拡散層を通常のイオン注入や熱拡散の工程により形成する。なお、センシング部２２の周辺に周辺回路を形成せず、別の周辺回路チップ３３（図１６）を用意することもできる。この場合、この工程を省略することができる。

続いて、センシング部２２における一面２１ａ上に、ＣＶＤ法等にてシリコン酸化膜２３を形成する。

続いて、シリコン酸化膜２３上に、図示しない配線、および、湿度変化検出用の電極２４を、アルミニウム等を用いてスパッタリング法や蒸着法等にて形成する。

続いて、シリコン酸化膜２３および湿度変化検出用の電極２４を覆うように、シリコン窒化膜２５（保護膜）をプラズマＣＶＤ法等により形成する。

続いて、シリコン窒化膜２５上であって、電極２４の櫛歯部を少なくとも覆うように、感湿膜２６を形成する。感湿膜２６は、ポリイミドをスピンコート法にて塗布した後硬化させフォトエッチングする方法や、印刷法にて塗布した後硬化させる方法を用いて形成することができる。

このように、上記方法によれば、図３および図４に示す湿度センサ２０（センシング部２２）を適切に形成することができる。

次に、パッケージ３０（ケース３１）の製造方法について説明する。本実施形態におけるケース３１は、セラミックシート５０を複数枚積層してなる多層構造のセラミックパッケージであり、セラミックシート５０の準備や積層後の焼成などの工程は一般的な製造方法に準ずる。このため、ケース３１に形成されるリード等の形成工程は記載を省略する。以下では、本発明の特徴部分である、ケース３１の側面３１ｂ，３１ｃに開口して形成された貫通孔４０の形成方法について詳しく説明する。

まず、図７に示すように、大きさのほぼ同じ複数のセラミックシート５０を用意する。本実施形態では、７層のセラミックシート５０により箱型のケース３１を構成する。図７では、各セラミックシートには、底面３１ａ側から順に異なる符号（５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７）を付す。

次に、各セラミックシート５０を所望の形状に加工する。

本実施形態において、セラミックシート５１，５２は加工せず、シート状のものをそのまま用いる。

セラミックシート５３については、湿度センサ２０が格納可能な大きさに、セラミックシート５３の略中央をシートの厚さ方向に貫通させる。すなわち、貫通部５３ｃを形成する。

セラミックシート５４については、セラミックシート５３と同様にシートの略中央を厚さ方向に貫通させて貫通部５４ｃを形成した後、貫通孔４０の一部となる切欠き５４ａ，５４ｂを形成する。貫通部５４ｃはセラミックシート５３に形成した貫通部５３ｃと同一の大きさ、同一の位置に形成する。また、切欠き５４ａ，５４ｂはセラミックシート５４の外縁から中央の貫通部５４ｃに向かって、シート面に沿って形成する。各切欠き５４ａ，５４ｂはクランク形状をなすように形成する。すなわち、それぞれの切欠き５４ａ，５４ｂには、直角に曲がった直交部が２つ設けられて、全体としてクランク部を１つ有している。なお、本実施形態における切欠き５４ａ，５４ｂは、セラミックシート４４の中心点に対して点対称に形成する。

セラミックシート５５については、セラミックシート５４と略同一の形状に加工する。これにより、セラミックシート５５にも、貫通部５５ｃ、および、切欠き５５ａ，５５ｂが形成される。すべてのセラミックシート５０を積層した際、切欠き５４ａと５５ａとによって貫通孔４０ｃが形成され、切欠き５４ｂと５５ｂとによって貫通孔４０ｂが形成される。なお、各切欠きに設けられた直交部が貫通孔４０における直交部４１を構成し、全体としてクランク部４２を構成する。

セラミックシート５６，５７については、セラミックシート５３と略同一の形状に加工する。すなわち、湿度センサ２０が格納可能な大きさに、セラミックシート５６，５７の略中央をシートの厚さ方向に貫通させる。これにより、セラミックシート５６には貫通部５６ｃが形成され、セラミックシート５７には貫通部５７ｃが形成される。

これら７層のセラミックシート５１〜５７を、セラミックシート５１が最下層になるようにこの順番で積層し、焼成することにより、ケース３１を形成することができる。また、セラミックシート５３〜５６の４層により貫通孔４０が形成される。なお、本実施形態では、セラミックシート５２の、セラミックシート５３と接合される面のうち、セラミックシート５３の貫通部５３ｃにより外部に露出する面が、ケース３１における底面３１ａに相当する。

なお、本実施形態では、貫通孔４０を形成するためのセラミックシート５０として、セラミックシート５３〜５６の４層を用いる例を示したが、層数は限定されない。貫通孔４０の開口面積や開口形状などにより任意に変更することができる。例えば、貫通孔４０は、切欠きが形成されたセラミックシート１層と、これを挟む２層の計３層で形成されてもよいし、３層以上用いてもよい。

次に、パッケージ３０（ケース３１）の内部に湿度センサ２０を取り付ける。図８に示すように、裏面２１ｂとケース３１の底面３１ａが対向するように、湿度センサ２０を配置する。この際、ケース３１に形成された図示しないリード等と電気的に接続することにより、パッケージ３０外部と電気的に接続可能にする。その後、パッケージ３０の内部が、貫通孔４０ｃ，４０ｂを除いて外部との間で通気できないようにセラミック製のカバー３２を接着等の方法により閉じる。

以上の方法により、パッケージ３０に、内外を連通する貫通孔４０が形成され、貫通孔４０が、非直線形状（本実施形態ではクランク形状）をなす湿度センサモジュール１０を製造することができる。

次に、本実施形態における湿度センサモジュール１０の作用効果について説明する。

本実施形態の湿度センサモジュール１０は、透湿フィルタの代わりに、パッケージ３０の内外を連通する貫通孔４０を有する。このため、透湿フィルタの配置など湿度センサ特有のコストを要することなく、パッケージ３０内部に水分を含んだ外気を送り込むことができる。すなわち、透湿性を確保することができる。

さらに、この貫通孔４０は、非直線形状をなす。具体的には、貫通孔４０がクランク部４２を有する。このため、特許文献１のように、貫通孔４０が直線形状である場合に較べて、外部の砂塵等のダストがパッケージ３０の内部に侵入する侵入経路を長くすることができ、ダストの侵入を抑制することができる。また、貫通孔４０が曲げられているため、内壁４４にダストがトラップされやすい。すなわち、防塵性を確保することができる。貫通孔４０が非直線形状をなしていれば、透湿性ならびに防塵性を発揮することができるが、本実施形態では特に、貫通孔４０の一方の開口面４３ｉから貫通孔４０内を覗いても、他方の開口面４３ｏが目視できない状態になっている。これによれば、パッケージ３０外部のダストが、直線的にパッケージ３０の内部に侵入できないようにすることができる。換言すれば、ダストは貫通孔４０に万一侵入しても、貫通孔４０の内壁４４により進行方向を変えられる。これにより、貫通孔４０内部に侵入したダストが内壁４４に接触する確率を上げることができる。そして、ダストを内壁４４にトラップしたり、内壁４４への衝突により運動エネルギーを減少させたりすることができる。上記したように、一方の開口面４３ｉから内部を覗いても、他方の開口面４３ｏが目視できないように貫通孔４０を設けることにより、より防塵性を向上させることができる。

ところで、従来、湿度センサ２０の周辺温度を把握するために、パッケージ３０内部に、湿度センサ２０とともに温度センサも実装する構成が用いられていた。これに対して、本実施形態におけるパッケージ３０を用いれば、パッケージ３０内に温度センサを実装しなくとも精度よくパッケージ３０内部の温度を把握することができる。これは、本実施形態におけるパッケージ３０がセラミックにより構成されているためである。セラミックのパッケージは、樹脂製のものと較べて熱伝導率が高く、パッケージ３０の内部と外部との温度差を小さくすることができる。したがって、パッケージ３０の内部に温度センサを別途配置せず、外部に温度センサを設けても、精度良く温度を把握することができる。これにより、湿度センサモジュール１０の体格を小さくすることができるとともに、パッケージ３０に形成するリード等の回路構成を簡素にすることができる。

また、本実施形態におけるパッケージ３０は、複数のセラミックシート５０を積層した多層構造のパッケージである。多層構造とすることにより、セラミックシート５０に切欠き５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂを設けるだけで貫通孔４０を形成することができる。すなわち、簡単な方法で貫通孔４０を形成することができる。

また、本実施形態における貫通孔４０は、ケース３１の内側面のうち、側面３１ｂ，３１ｃに開口して形成されている。これによれば、貫通孔４０が、基板２１の一面２１ａ（センシング部２２が形成された面）と対向する面、すなわちカバー３２に貫通孔４０が形成されている構成に較べて、万一ダストが貫通孔４０から侵入した場合でもセンシング部２２に付着することを抑制することができる。これは、図９に示すように、カバー３２の貫通孔４０ｄが形成される場合と、本実施形態のように、ケース３１の側面３１ｂ，３１ｃに貫通孔４０ｂ，４０ｃが形成される場合とで、センシング部２２の正射影の面積を比較することで説明することができる。

カバー３２に貫通孔４０ｄが形成されている場合について、貫通孔４０ｄの中心とセンシング部２２の中心とを結ぶ直線Ｌ５が、センシング部２２の表面に法線Ｎと角度θを成すと仮定する。このとき、表面の面積がＳとされたセンシング部２２は、貫通孔４０ｄから見れば、面積Ｓ１＝Ｓｃｏｓθとして視認できる。

一方、ケース３１の側面３１ｂ，３１ｃに貫通孔４０ｂ，４０ｃが形成される場合について、貫通孔４０ｃ（または４０ｂ）の中心とセンシング部２２の中心とを結ぶ直線Ｌ６が、センシング部２２の表面に法線Ｎと角度φを成すと仮定する。このとき、センシング部２２は、貫通孔４０ｃから見れば、面積Ｓ２＝Ｓｃｏｓφとして視認できる。

貫通孔４０ｃ（または４０ｂ）は、側面３１ｃ（または３１ｂ）に形成されているため、常にφ＞θであるから、Ｓ２＜Ｓ１である。このため、貫通孔４０から侵入したダストがセンシング部２２に到達する確率は、貫通孔４０がカバー３２に形成されている構成に較べて、側面３１ｃ（または３１ｂ）に形成されている構成のほうが小さくなる。したがって、本実施形態に係る構成とすることにより、万一ダストが貫通孔４０から侵入した場合でもセンシング部２２に付着することを抑制することができる。

ところで、貫通孔４０がカバー３２に形成される構成の場合は、カバー３２をケース３１に固定する際に、エアチャック（真空吸着）が困難になることが懸念される。しかしながら、本実施形態のように、カバー３２を除く部分に貫通孔４０が形成されている構成であれば、カバー３２のエアチャックによるケース３１への取り付けが容易となる。

また、本実施形態における貫通孔４０は、２つの貫通孔４０ｂ，４０ｃが、センシング部２２を挟むように、相対する内側面（側面３０ｂ，３０ｃ）に開口して形成されている。これによれば、一方の貫通孔（たとえば４０ｂ）から侵入した外気が、パッケージ３０の内部で滞ることなく、他方の貫通孔（４０ｃ）から排出される。すなわち、センシング部２２近傍における通気性を向上させることができる。したがって、外部の湿度変化に応じて素早く内部の湿度を応答させることができる。すなわち、外部の湿度変化に対する応答性を向上させることができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、パッケージ３０に形成される貫通孔４０が、底面３０ａに略平行に形成され、クランク形状をなす例を示した。これに対して、本実施形態では、図１０に示すように、貫通孔４０（４５ｂ，４５ｃ）が底面３１ａに垂直な面と略平行にクランク形状をなす例を示す。なお、貫通孔４０を除く部分の構成は第１実施形態と同様であるため、詳細の説明を省略する。

本実施形態における貫通孔４５ｂ，４５ｃは、図１０に示すように、パッケージ３０（ケース３１）の内側面のうち側面３１ｂ，３１ｃから底面３１ａに沿って形成された孔６５ａ，６５ｂを有する。また、パッケージ３０の外部に面した外側面のうち、側面３１ｂ，３１ｃと反対の、側面３１ｄ，３１ｅから底面３１ａに沿って形成された孔６３ａ，孔６３ｂを有する。そして、パッケージ３０の壁の内部において、孔６３ａと孔６５ａとを連結する連結路６４ａと、孔６３ｂと孔６５ｂとを連結する連結路６４ｂとを有する。孔６３ａ，連結路６４ａ，孔６５ａにより貫通孔４５ｂが構成されている。また、孔６３ｂ，連結路６４ｂ，孔６５ｂにより貫通孔４５ｃが構成されている。

本実施形態におけるパッケージ３０も、図１１に示すように、セラミックシート６０（底面３１ａ側から順に、６１，６２，６３，６４，６５，６６）を積層することにより形成することができる。

セラミックシート６１は加工せず、シート状のものをそのまま用いる。

セラミックシート６２については、湿度センサ２０が格納可能な大きさに、セラミックシート６２の略中央をシートの厚さ方向に貫通させ、貫通部６２ｃを形成する。

セラミックシート６３については、セラミックシート６２と同様にシートの略中央を厚さ方向に貫通させる。すなわち貫通部６３ｃを形成する。貫通部６３ｃはセラミックシート６２に形成した貫通部６２ｃと同一の大きさ、同一の位置に形成する。また、貫通孔４０の一部となる切欠き６３ａ，６３ｂも形成する。切欠き６３ａ，６３ｂはセラミックシート６３の外縁からシート面に沿って、貫通部６３ｃに到達しない位置まで直線状に形成する。

セラミックシート６４については、セラミックシート６２および６３と同様にシートの略中央を厚さ方向に貫通させ、貫通部６４ｃを形成する。加えて、連結路６４ａ，６４ｂを形成する。連結路６４ａ，６４ｂは、シート面内において、セラミックシート６３に形成された切欠き６３ａ，６３ｂのうち、貫通部６３ｃ側の端部とオーバーラップする位置に形成する。換言すれば、セラミックシート６４をセラミックシート６３に積層した際に、パッケージ３０の外部と連結路６４ａ，６４ｂとが連通されるような位置に形成する。

セラミックシート６５については、セラミックシート６２，６３，６４と同様にシートの略中央を厚さ方向に貫通させ、貫通部６５ｃを形成する。貫通部６５ｃはセラミックシート６２に形成したものと同一の大きさ、同一の位置に形成する。また、貫通孔４０の一部となる切欠き６５ａ，６５ｂも形成する。切欠き６５ａ，６５ｂは、貫通部６５ｃの縁からシート面に沿って、セラミックシート６５の外縁に到達しない位置まで直線状に形成する。切欠き６５ａ，６５ｂは、セラミックシート６３の切欠き６３ａ，６３ｂと平行に形成するようにし、シート外縁側の端部がセラミックシート６４の連結部６４ａ，６４ｂとオーバーラップするように形成する。

セラミックシート６６については、セラミックシート６２と略同一の形状に加工する。すなわち、湿度センサ２０が格納可能な大きさに、セラミックシート６６の略中央をシートの厚さ方向に貫通させ、貫通部６６ｃを形成する。

これら６層のセラミックシート６１〜６６を、セラミックシート６１が最下層になるようにこの順番で積層し、焼成することにより、図１０に示すパッケージ３０のうち、ケース３１を形成することができる。

本実施形態に係る湿度センサモジュール１０も、パッケージ３０（ケース３１）の側面３１ｃ，３１ｂにクランク形状の貫通孔４０が形成されるものであり、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第３実施形態）
第１実施形態および第２実施形態では、貫通孔４０がパッケージ３０（ケース３１）の側面３１ｂ，３１ｃに開口して形成された例を示した。これに対して、本実施形態では、貫通孔４０が底面３１ａに開口して形成された例を示す。なお、貫通孔４０を除く部分の構成は第１実施形態と同様であるため、詳細の説明を省略する。

本実施形態に係る湿度センサモジュール１０は、図１２に示すように、貫通孔４０（４６ａ，４６ｂ）が底面３１ａに開口して形成されている。この貫通孔４６ａ，４６ｂは、底面３１ａから、ケース３１の外部側の面であって、底面３１ａと反対の外底面３１ｆに亘って、クランク状に形成され、パッケージ３０の内外を連通している。具体的には、底面３１ａから底面３１ａに垂直な方向に孔７３ａ，７３ｂが形成されている。また、外底面３１ｆの面内であって、孔７３ａ，７３ｂとオーバーラップしない位置において、外底面３０ｆから外底面３０ｆに垂直な方向に孔７１ａ，７１ｂが形成されている。そして、パッケージ３０の壁の内部において、孔７１ａと７３ａとを連結する連結路７２ａと、孔７１ｂと７３ｂとを連結する連結路７２ｂとを有する。なお、孔７１ａ，連結路７２ａ，孔７３ａにより貫通孔４６ａが構成され、クランク形状となっている。また、孔７１ａ，連結路７２ａ，孔７３ａにより貫通孔４６ｂが構成され、クランク形状となっている。

本実施形態におけるパッケージ３０のうち、貫通孔４０を構成する部分は、図１３に示すように、セラミックシート７０（底面３１ａ側から順に、７１，７２，７３）を積層することにより形成することができる。なお、図１３では、パッケージ３０のうち、貫通孔４０が形成される層を除く層については、その図示を省略する。具体的には、加工を行わない層や、湿度センサ２０を格納するためのスペースを確保するための貫通部が形成される層の製造方法は、第１実施形態および第２実施形態と同様であるため、その記載および図示を省略する。

セラミックシート７１については、シートの厚さ方向に貫通する孔７１ａ，７１ｂを形成する。本実施形態では、シート面内において、湿度センサ２０が配置される位置を挟んで対称の位置になるように、孔７１ａ，７１ｂを形成する。

セラミックシート７２についても、シートの厚さ方向に貫通する孔７２ａ，７２ｂを形成する。孔７２ａは、その端部において孔７１ａの全体がオーバーラップするように形成しつつ、湿度センサ２０が配置される位置に向かって延びて形成する。また、孔７２ｂは、その端部において孔７１ｂの全体がオーバーラップするように形成しつつ、湿度センサ２０が配置される位置に向かって延びて形成する。

セラミックシート７３についても、シートの厚さ方向に貫通する孔７３ａ，７３ｂを形成する。シート面内において、孔７２ａのうち孔７１ａとオーバーラップしていない端部とオーバーラップするように孔７３ａを形成する。また、孔７２ｂのうち孔７１ｂとオーバーラップしていない端部とオーバーラップするように孔７３ｂを形成する。

これら少なくとも３層のセラミックシート７１〜７３を、セラミックシート７１が最下層になるようにこの順番で積層し、焼成することにより、図１１に示すパッケージ３０の、貫通孔４０を構成する部分を形成することができる。なお、パッケージ３０全体としては、図示しない他の層も合わせて積層し、焼成することにより形成することができる。

本実施形態に係る湿度センサモジュール１０では、貫通孔４０が底面３１ａに開口して形成されている。すなわち、貫通孔４０の開口した面とセンシング部２２の表面とが同一の方向を向いている。したがって、貫通孔４０がクランク形状であるためにダストがパッケージ３０内部に侵入しにくいことに加え、万一、パッケージ３０外部のダストが貫通孔４０を通過しても、湿度センサ２０のセンシング部２２に載りにくくすることができる。

（その他実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。また、各実施形態の様態を組み合わせて実施することが可能である。

上記した各実施形態では、カバー３２を除く部分に貫通孔４０が形成される例を示した。しかしながら、貫通孔４０はカバー３２に形成されてもよい。その場合も、第３実施形態に記載の方法によりカバー３２を形成すればよい。ただし、カバー３２に貫通孔４０を設けた場合、ダストが侵入した際に、貫通孔４０が底面３１ａに開口して形成される場合に較べてダストがセンシング部２２に載りやすい。また、カバー３２をケース３１に固定する際に、エアチャックが困難になることが懸念される。これらの理由から、貫通孔４０は、カバー３２に設けられるよりも底面３１ａ、または側面３１ｂ，３１ｃに開口して設けられることが好ましい。

また、上記した各実施形態では、貫通孔４０の内壁４４の構成については言及していないが、より好ましくは、内壁４４が粗化されているとよい。すなわち、内壁４４に微細な凹凸を設けるなどするとよい。これによれば、貫通孔４０内に侵入したダストをトラップしやすくすることができ、パッケージ３０内へのダストの侵入を抑制することができる。

また、上記した各実施形態では、パッケージ３０に２つの貫通孔４０が形成される例を示したが、貫通孔４０の数は限定されない。１つでも良いし、３つ以上形成されても良い。なお、貫通孔４０の数は、多いほうが透湿性、通気性の観点で有利である。

また、上記した各実施形態では、貫通孔４０がクランク形状をなす例を示したが、非直線形状であればよい。例えば、図１４に示すように、貫通孔４０が直角に曲がった直交部４１を１つ有する構成としてもよい。図１４に示す湿度センサモジュール１０では、貫通孔４０が、パッケージ３０のうちケース３１の底面３１ａに開口して形成され、途中で垂直に折れ、ケース３１の外側面３１ｄ（または３１ｅ）に延びて形成されている。

また、図１５のように、貫通孔４０がカーブ形状とされた湾曲部４７を有する構成としてもよい。湾曲部４７を有する構成とすることにより、貫通孔４０に侵入したダストが、自身の運動による遠心力によって、貫通孔４０の内壁４４に衝突・付着されやすくすることができる。これにより、ダストの運動エネルギーを減少させ、ダストをパッケージ３０の内部に侵入しにくくさせることができる。なお、図１４に示す貫通孔４０は、直角に曲がった直交部４１も有している。

また、上記した各実施形態では、パッケージ３０の構成材料として、セラミックを用いる例を示したが、上記例に限定されるものではない。すなわち、パッケージ３０の構成材料としては、エポキシ樹脂等の樹脂材料を利用することもできる。また、パッケージ３０の製造方法として、シート材料を積層する例を示したが、これに限定されるものではない。とくに、貫通孔４０の形成方法としては、積層による方法に限定されず、エッチング等の化学的な方法を利用することもできる。具体的には、被エッチング材料を、形成する貫通孔４０と略同一形状に加工して、ケース３１の材料としての樹脂材料内に埋め込む。そして、この樹脂材料にて箱型のケース３１とした後、エッチングして貫通孔を形成することもできる。ただし、上記した各実施形態に示したような、セラミックシートの加工と積層によれば、より簡単に非直線形状の貫通孔４０を形成することができる。

また、上記した各実施形態では、湿度センサ２０のセンシング部２２における感湿膜２６の構成材料としてポリイミドを用いる例を示したが、これに限定されるものではなく、酪酸酢酸セルロースなどの吸湿性高分子材料を用いることもできる。

また、上記した各実施形態では、湿度センサ２０のセンシング部２２において、保護膜としてのシリコン窒化膜２５が形成された例を示したが、電極２４が耐食性を有する材料により構成されていればシリコン窒化膜２５を形成する必要はない。また、基板２１も半導体基板に限定されるものではなく、ガラス等の絶縁体を用いることもできる。この場合は、電極２４と基板２１の間にシリコン酸化膜２３は不要である。

また、上記した各実施形態では、センシング部２２における電極２４が櫛歯状をなす例を示したが、必ずしも櫛歯状でなくてもよい。電極２４は一対の対向電極を含めばよい。

また、湿度センサ２０として、湿度の変化を、電極２４間の静電容量の変化として検出する容量式センサの例を示したが、検出原理はこれに限定されない。例えば、湿度センサ２０は、一対の電極２４を備え、感湿膜２６が水分の吸着によりインピーダンスが変化するものであり、湿度変化を電極２４間のインピーダンスの変化として検出する抵抗式センサであってもよい。

また、上記した各実施形態では、基板２１にセンシング部２２と周辺回路が形成された湿度センサ２０が直接的に底面３１ａに固定された例を示した。しかしながら、基板２１に周辺回路を設けず、図１６に示すように、周辺回路チップ３３を別途設け、湿度センサ２０と底面３１ａとを、周辺回路チップ３３を介して間接的に固定してもよい。

１０・・・湿度センサモジュール
２０・・・湿度センサ
２１・・・基板
２２・・・センシング部
３０・・・パッケージ
４０・・・貫通孔

Claims (11)

1. 基板（２１）の一面（２１ａ）側にセンシング部（２２）が設けられた湿度センサ（２０）と、
   該湿度センサを内部に格納するパッケージ（３０）と、を備える湿度センサモジュールであって、
   前記パッケージには、内外を連通する貫通孔（４０）が形成され、
   該貫通孔は、非直線形状をなすことを特徴とする湿度センサモジュール。
2. 前記貫通孔は、その内壁（４４）が、前記貫通孔の両端の２つの開口面（４３ｉ，４３ｏ）のうち、一方の開口面内の任意の点と、他方の開口面内の任意の点を結ぶ全ての仮想直線（Ｌ１〜Ｌ４）と交わるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の湿度センサモジュール。
3. 前記貫通孔は、直角に曲がった直交部（４１）を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の湿度センサモジュール。
4. 前記貫通孔は、クランク部（４２）を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項３に記載の湿度センサモジュール。
5. 前記パッケージはセラミックからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の湿度センサモジュール。
6. 前記パッケージは複数のセラミックシート（５０，６０，７０）が積層された多層構造をなすことを特徴とする請求項５に記載の湿度センサモジュール。
7. 前記パッケージは、一面が開口する箱型のケース（３１）と、該ケースの開口を蓋するカバー（３２）と、を備え、
   前記湿度センサは、前記基板の一面と反対の裏面（２１ｂ）側が前記ケースの底面（３１ａ）に直接的または間接的に固定され、
   前記貫通孔は、前記ケースに形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の湿度センサモジュール。
8. 前記貫通孔は、前記ケースの底面に開口して形成されることを特徴とする請求項７に記載の湿度センサモジュール。
9. 前記貫通孔は、前記内壁が粗化されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の湿度センサモジュール。
10. 前記貫通孔は複数形成されるとともに、前記センシング部を間に挟むように、相対する内壁面に開口して形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の湿度センサモジュール。
11. 前記貫通孔は、カーブ形状とされる湾曲部（３７）を少なくとも一つ有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の湿度センサモジュール。

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