JP6915171B2

JP6915171B2 - Ｍｅｍｓガスセンサ実装体

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Publication number: JP6915171B2
Application number: JP2020555090A
Authority: JP
Inventors: 木村　哲平; 哲平木村; 弘明鈴木
Original assignee: Nissha Co Ltd
Current assignee: Nissha Co Ltd
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2040-03-05
Also published as: WO2020195673A1; DE112020001474T5; JPWO2020195673A1; US20220146445A1; KR20210143717A; TW202104891A; CN113597549A; TWI830885B

Description

本発明は、ＭＥＭＳガスセンサ実装体に関する。

ＭＥＭＳガスセンサチップを実装基板に実装する形態として、たとえば、特許文献１に開示されるような形態がある（図７参照）。このＭＥＭＳガスセンサチップ実装体１００は、開口部３２０が設けられた実装基板３００に、ＭＥＭＳガスセンサチップ２００が実装され、キャップ４００で四方を覆った形態である（図７（ｂ）参照）。ＭＥＭＳガスセンサチップ２００は、貫通孔２１１を有するベース２１０と、貫通孔を覆うように形成された絶縁膜２２０と、絶縁膜上であって貫通孔の上方に位置する感ガス材２３０と、絶縁膜上であって貫通孔の上方を除く領域に位置し感ガス材に接続された複数のパッド２４０とを備えている（図７（ａ）参照）。実装基板の開口部３２０に感ガス材２３０が位置するように、パッド２４０と実装基板に設けられた接続端子３１０とが電気的に接続されている。このようなＭＥＭＳガスセンサ実装体は、キャップで覆われているため、感ガス材にゴミや油分が付着することを防ぐことができる。

特開２００９−２１６５４３号公報

しかし、従来のようなＭＥＭＳガスセンサ実装体は、ベースの貫通孔を覆うようにして絶縁膜が形成されているため、感ガス材が設けられた領域の絶縁膜は非常に厚みが小さい。絶縁膜の破損などを防止するためにキャップは必須であり、したがって、ＭＥＭＳガスセンサ実装体の薄型化に限界があるという問題があった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＭＥＭＳガスセンサチップを保護するキャップなどが不要で、容易に薄型化ができるＭＥＭＳガスセンサ実装体を提供することを目的とする。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。

本発明のＭＥＭＳガスセンサ実装体は、
キャビティを有するベースと、キャビティを覆うように設けられキャビティにつながる開口部を有する絶縁膜と、キャビティの上方に位置する感ガス部と、絶縁膜の上であってキャビティの上方を除く領域に位置し感ガス部に接続された複数のパッドとを備えたＭＥＭＳガスセンサチップと、
複数の接続端子と複数の微細孔とを有する実装基板とを含み、
微細孔が形成された領域に感ガス部が位置するように、パッドと接続端子とが電気的に接続されているものである。

実装基板の微細孔が形成された領域の厚みは、微細孔が形成された領域以外の厚みよりも小さくてもよい。

本発明のＭＥＭＳガスセンサ実装体は、
キャビティを有するベースと、キャビティを覆うように設けられキャビティにつながる開口部を有する絶縁膜と、キャビティの上方に位置する感ガス部と、絶縁膜の上であってキャビティの上方を除く領域に位置し感ガス部に接続された複数のパッドとを備えたＭＥＭＳガスセンサチップと、
貫通孔を有するベースフィルムと、ベースフィルム上に設けられた複数の接続端子と、貫通孔を覆うようにベースフィルム上に設けられ接続端子から絶縁された金属メッシュ部とを備えたフレキシブルプリント配線板とを含み、
金属メッシュ部が形成された領域に感ガス部が位置するように、パッドと接続端子とが電気的に接続されているものである。

本発明のＭＥＭＳガスセンサ実装体は、
キャビティを有するベースと、キャビティを覆うように設けられキャビティにつながる開口部を有する絶縁膜と、キャビティの上方に位置する感ガス部と、絶縁膜の上であってキャビティの上方を除く領域に位置し感ガス部に接続された複数のパッドとを備えたＭＥＭＳガスセンサチップと、
複数の接続端子と少なくとも１つの溝とを有する実装基板とを含み、
キャビティと溝とが平面視で重なるように、パッドと接続端子とが電気的に接続されているものである。

実装基板は感ガス部が位置する領域にさらに凹部を有し、凹部は溝とつながっているものであってもよい。

パッドと接続端子との接続部分の周囲は樹脂で封止されていてもよい。

本発明のＭＥＭＳガスセンサ実装体は、
キャビティを有するベースと、キャビティを覆うようにベースの上に設けられた、キャビティにつながる開口部を有する絶縁膜と、絶縁膜のキャビティの上方の領域の上に設けられた感ガス部と、絶縁膜のキャビティの上方を除く領域の上に設けられた、感ガス部に接続された複数のパッドとを有するＭＥＭＳガスセンサチップと、
ガス導入路と、複数の接続端子とを有するプリント基板とを備え、
キャビティとガス導入路とが平面視で重なり、複数のパッドと複数の接続端子とが電気的に接続されるように、ＭＥＭＳガスセンサチップがプリント基板に実装されたものである。

プリント基板は、複数の接続端子から絶縁され、プリント基板の上に設けられた複数の金属線で構成された金属メッシュ部をさらに備え、複数の金属線が複数の微細孔を部分的に覆うものであってもよい。

本発明のＭＥＭＳガスセンサ実装体は、ＭＥＭＳガスセンサチップを保護するキャップなどが不要であり、容易に薄型化ができる。

（ａ）ＭＥＭＳガスセンサチップの一例を示す模式的な断面図である。（ｂ）ＭＥＭＳガスセンサ実装体の一例を示す模式的な断面図である。（ａ）ＭＥＭＳガスセンサチップの別の例を示す模式的な断面図である。（ｂ）から（ｄ）は、ＭＥＭＳガスセンサチップのキャビティの形状の一例を示す模式的な平面図である。ＭＥＭＳガスセンサチップの一例を示す模式的な平面図である。実装基板の微細孔形成領域が呈する形状の一例を示す模式的な平面図である。ＭＥＭＳガスセンサ実装体の別の例を示す模式的な断面図である。ＭＥＭＳガスセンサ実装体の別の例を示す模式的な断面図である。従来のＭＥＭＳガスセンサ実装体を示す模式的な断面図である。（ａ）ＭＥＭＳガスセンサチップの一例を示す模式的な断面図である（図３のＡ−Ａ断面）。（ｂ）ＭＥＭＳガスセンサ実装体の一例を示す模式的な断面図である。フレキシブルプリント配線板の一例を示す模式的な平面図である。フレキシブルプリント配線板に形成された貫通孔の形状の一例を示す模式的な平面図である。ＭＥＭＳガスセンサ実装体の別の例を示す模式的な断面図である。ＭＥＭＳガスセンサ実装体の別の例を示す模式的な断面図である。ＭＥＭＳガスセンサ実装体の別の例を示す模式的な断面図である。ＭＥＭＳガスセンサ実装体の別の例を示す模式的な断面図である。ＭＥＭＳガスセンサ実装体の別の例を示す模式的な断面図である。ＭＥＭＳガスセンサ実装体の別の例を示す模式的な断面図である。（ａ）ＭＥＭＳガスセンサチップの一例を示す模式的な断面図である（図３のＡ−Ａ断面）。（ｂ）ＭＥＭＳガスセンサ実装体の一例を示す模式的な断面図である（図１８（ａ）のＡ−Ａ断面図）。（ａ）ＭＥＭＳガスセンサ実装体の一例を示す模式的な平面図である。（ｂ）（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。実装基板に形成された溝の形状の一例を示す模式的な平面図である。実装基板に形成された溝の形状の別の例を示す模式的な平面図である。実装基板に形成された溝の形状の別の例を示す模式的な平面図である。実装基板に形成された溝の形状の別の例を示す模式的な断面図である。（ａ）ＭＥＭＳガスセンサ実装体の別の例を示す模式的な平面図である。（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図である。実装基板に形成された溝と凹部の別の例を示す模式的な断面図である。（ａ）ＭＥＭＳガスセンサ実装体の別の例を示す模式的な平面図である。（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図である。（ａ）ＭＥＭＳガスセンサ実装体の一例を示す模式的な断面図である（図２６（ｂ）のＡ−Ａ断面図）。（ｂ）プリント基板の一例を示す模式的な平面図である。

以下、本発明のＭＥＭＳガスセンサ実装体について、図面を参照しながら実施形態の一例を説明する。

本発明のＭＥＭＳガスセンサ実装体１は、キャビティ２１ａを有するベース２１と、キャビティを覆うように設けられキャビティにつながる開口部２２ａを有する絶縁膜２２と、キャビティの上方に位置する感ガス部２３と、絶縁膜の上であってキャビティの上方を除く領域２ｂに位置し感ガス部に接続された複数のパッド２４とを備えたＭＥＭＳガスセンサチップ２と、複数の接続端子３１と複数の微細孔３２とを有する実装基板３とを含み、微細孔が形成された領域３ａに感ガス部が位置するように、パッド２４と接続端子３１とが電気的に接続されているものである（図１参照）。

ＭＥＭＳガスセンサチップ２は、キャビティ２１ａを有するベース２１と、キャビティを覆うように設けられキャビティにつながる開口部２２ａを有する絶縁膜２２と、キャビティの上方に位置する感ガス部２３と、絶縁膜の上であってキャビティの上方を除く領域２ｂに位置し感ガス部に接続された複数のパッド２４とを備えている（図１（ａ）参照）。

ベース２１は絶縁体であり、材料としてはたとえば、シリコン、サファイアガラス、石英ガラス、セラミックウェハ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などを用いることができる。ベース２１の厚みは、たとえば、１００〜８００μｍとすることができる。ベース２１はキャビティ２１ａを有している。キャビティ２１ａは、ベースの一方の面から他方の面に向かうに従って横断面積が小さくなる四角錐形状である。ただし、キャビティ２１ａの形状は、垂直穴でもよいし（図２（ａ）参照）、平面形状は正方形、長方形、丸であってもよい（図２（ｂ）〜（ｄ）参照）。

絶縁膜２２は、ベース２１のキャビティ２１ａを覆うように形成する。したがって、キャビティ上方の領域２ａの絶縁膜は薄膜状となる。また、絶縁膜はキャビティ２１ａにつながる開口部２２ａを有している。開口部２２ａは、たとえば、平面視で図３のような形状をしており、キャビティ上方の領域２ａに形成した絶縁膜に設ける。絶縁膜の厚みは、たとえば、０．１〜１０μｍとすることができる。絶縁膜２２の材料としては、たとえば、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ、ＳｉＣ、ＴｉＮ、Ｔａ_２０_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ポリイミド、エポキシ系樹脂、これらを組み合わせた多層膜などを用いることができる。

感ガス部２３は、キャビティ上方の領域２ａに位置する。感ガス部２３は、キャビティ上方の領域２ａに形成された絶縁膜２２と、絶縁膜２２の内部に積層された検出用電極部およびヒータ部（図示せず）と、検出用電極部を覆う感ガス材２３ａとを有する。検出用電極部は、感ガス材２３ａに検出対象のガスが付着したときに、ＭＥＭＳガスセンサチップ２内の抵抗値変化を検出する機能を有する。ヒータ部は、感ガス材２３ａを加熱して、検出対象のガスと感ガス材２３ａの反応を促進させ、反応後は吸着したガスおよび水分を速やかに発散させる機能を有する。感ガス材２３ａは、検出対象のガスに感応（反応）する性質を有する。具体的には、感ガス材２３ａは、検出対象のガスの濃度変化に応じて、抵抗値が変化する。感ガス材２３ａの厚みは、たとえば、０．１〜１００μｍとすることができる。感ガス材２３ａの材料としては、たとえば、ＳｎＯ_２、ＷＯ_３、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＦｅＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３などを用いることができる。感ガス材２３ａの形成方法は、たとえば、スクリーン印刷、ディスペンサやインクジェットによる塗布、スパッタリングなどを用いることができる。

パッド２４は、絶縁膜２２上であってキャビティの上方を除く領域２ｂに位置する。パッド２４は、図３に示すように、たとえば４つ形成する。４つのパッドのうち２つは電極配線パターン２５に接続され、残りの２つはヒータ配線パターン２６に接続されている。電極配線パターン２５は感ガス部２３の検出用電極部に接続し、ヒータ配線パターン２６は感ガス部２３のヒータ部に接続する。

実装基板３は、複数の接続端子３１と複数の微細孔３２とを有する（図１（ｂ）参照）。実装基板３としては、たとえば、プリント基板を用いることができる。プリント基板の種類としては、たとえば、紙フェノール基板、エポキシ基板、ガラスコンポジット基板、ガラスエポキシ基板、ガラスポリイミド基板、フッ素基板、ガラスＰＰＯ基板、金属基板、セラミック基板などを用いることができる。接続端子３１は、ＭＥＭＳガスセンサチップ２を実装するときに、パッド２４と電気的に接続する必要があるため、少なくともパッドと同じ数である。複数の微細孔３２は、たとえば、ドリルで形成することができる。微細孔３２の直径は、たとえば、２００μｍ以下とすることができる。微細孔形成領域３ａの大きさは、平面視でキャビティ２１ａの大きさと同じ、またはそれより大きいもしくは小さいものであってもよい。複数の微細孔３２が呈する形状は、たとえば、丸、多角形、十字形などとすることができる（図４（ａ）〜（ｄ）参照）。また、図４（ｅ）のように、たとえば丸形状の微細孔形成領域３ａの中に、丸形状に配列された微細孔３２が形成されてもよい。また、図４（ｆ）のように、微細孔形成領域３ａの中央には微細孔３２が形成されなくてもよい。この場合、微細孔が形成されない領域には、ＭＥＭＳガスセンサチップ２の感ガス部２３が対応する。

ＭＥＭＳガスセンサチップ２を実装基板３に実装するときは、実装基板３の微細孔３２が形成された領域３ａに、ＭＥＭＳガスセンサチップ２の感ガス部２３が位置するように配置する（図１（ｂ）参照）。そして、パッド２４と接続端子３１とを電気的に接続する。接続方法としては、公知の方法を用いることができる。たとえば、金バンプを用いた圧接法および超音波接合法、金バンプと異方性導電接着剤を用いた異方性接着法、半田バンプを用いた半田バンプ接合法などがある。

従来のＭＥＭＳガスセンサ実装体１００において、ＭＥＭＳガスセンサチップ２００の感ガス材２３０が設けられた絶縁膜２２０の上方には、ベース２１０の貫通孔２１１が位置する（図７（ｂ）参照）。つまり、絶縁膜２２０は露出している。薄膜状の絶縁膜２２０を保護するためにキャップ４００が必須であり、そのためＭＥＭＳガスセンサ実装体１００の厚みが大きくなってしまう。一方、本発明のＭＥＭＳガスセンサ実装体１は、従来の実装体と同様にいわゆるフリップチップ実装法によって、ＭＥＭＳガスセンサチップ２を実装基板３に実装している。実装されたＭＥＭＳガスセンサチップ２は、感ガス材２３ａが設けられた薄膜状の絶縁膜２２の上方に、ベース２１が位置する（図１（ｂ）参照）。薄膜状の絶縁膜２２は、その上方に位置するベース２１によって保護されるため、従来のようなキャップは不要となる。したがって、ＭＥＭＳガスセンサ実装体１を容易に薄型化することができる。また、実装基板３に形成された複数の微細孔３２によって、ゴミや油分などが感ガス材２３ａに付着することを防止できる。

上記の実施形態では、実装基板３の厚みは一定であったが、これに限定されない。具体的には、実装基板３の微細孔３２が形成された領域３ａの厚みは、微細孔形成領域３ａ以外の厚みよりも小さいものであってもよい（図５参照）。微細孔形成領域３ａの厚みを小さくする方法としては、たとえば、エンドミルを用いたザグリ加工などを用いることができる。このような形態では、感ガス部２３の周囲の空間が広がるため、検出対象のガスがより通りやすくなる。つまり、検出感度を上げることができる。

また、ＭＥＭＳガスセンサチップ２のパッド２４と実装基板３の接続端子３１との接続部分の周囲は、樹脂４で封止されていてもよい（図６参照）。樹脂４としては、液状硬化性樹脂が好ましい。樹脂４は、ＭＥＭＳガスセンサチップ２の外周部と実装基板３上とに密着している。このような形態では、ＭＥＭＳガスセンサチップ２を、実装基板３により強固に固定することができる。

本発明のＭＥＭＳガスセンサ実装体１は、キャビティ２１ａを有するベース２１と、キャビティを覆うように設けられキャビティにつながる開口部２２ａを有する絶縁膜２２と、キャビティの上方に位置する感ガス部２３と、絶縁膜の上であってキャビティの上方を除く領域２ｂに位置し感ガス部に接続された複数のパッド２４とを備えたＭＥＭＳガスセンサチップ２と、貫通孔５１ａを有するベースフィルム５１と、ベースフィルム上に設けられた複数の接続端子５２と、貫通孔を覆うようにベースフィルム上に設けられ接続端子から絶縁された金属メッシュ部５３とを備えたフレキシブルプリント配線板５とを含み、金属メッシュ部が形成された領域５ａに感ガス部２３が位置するように、パッド２４と接続端子５２とが電気的に接続されているものである（図８参照）。

フレキシブルプリント配線板５は、ベースフィルム５１と、複数の接続端子５２と、金属メッシュ部５３とを備える（図８（ｂ）、図９参照）。ベースフィルム５１の材料は、たとえば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、エポキシ樹脂、テフロン（登録商標）などを用いることができる。ベースフィルム５１は貫通孔５１ａを有している。貫通孔５１ａの形成は、たとえばフォトリソグラフィ、レーザなどによる除去、ドライエッチング、ウェットエッチングなどの方法を用いることができる。特に、ベースフィルム５１に感光性ポリイミド樹脂を用い、フォトリソグラフィ法によって貫通孔５１ａを形成する方法が好ましい。多数の穴を一度に、高精度で形成することが可能なためである。ベースフィルム５１の厚みは、たとえば、５〜５００μｍとすることができる。貫通孔５１ａは１つでもよいし、複数あってもよい。貫通孔５１ａが１つの場合、貫通孔の平面視における形状は、たとえば、丸、多角形、十字形などとすることができる（図１０参照）。貫通孔５１ａの大きさは、平面視でキャビティ２１ａの大きさと同じ、またはそれより大きいもしくは小さいものであってもよい。

金属メッシュ部５３は、貫通孔５１ａを覆うようにベースフィルム５１上に設けられている（図９参照）。したがって、平面視において、金属メッシュ形成領域５ａは貫通孔５１ａよりも大きい。また、金属メッシュ部５３は接続端子５２から電気的に絶縁されている（図９参照）。金属メッシュ部５３の材料としては、たとえば、銅、金、アルミニウム、白金、パラジウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などを用いることができる。金属メッシュ部５３の形成は、たとえば、エッチング、フォトリソグラフィおよびめっき、リフトオフ、金属ペースト印刷などの方法を用いることができる。金属メッシュ部５３の線の太さｗ（図９参照）は、たとえば、５〜１００μｍとすることができる。金属メッシュ部５３の線どうしの間隔ｓ（図９参照）は、たとえば、５〜１００μｍとすることができる。金属メッシュ部５３の厚みは、たとえば、０．５〜５０μｍとすることができる。なお、金属メッシュ部５３の形成とベースフィルム５１への貫通孔５１ａの形成は、どちらを先に行ってもよい。

接続端子５２の材料としては、金属メッシュ部５３の材料と同じものを用いると、接続端子５２と金属メッシュ部５３とを同時に形成できるため、好ましい。なお、金属メッシュ部５３と異なる材料であってもよい。

ＭＥＭＳガスセンサチップ２をフレキシブルプリント配線板５に実装するときは、フレキシブルプリント配線板５の金属メッシュ形成領域５ａに、ＭＥＭＳガスセンサチップ２の感ガス部２３が位置するように配置する（図８（ｂ）参照）。そして、パッド２４と接続端子５２とを電気的に接続する。

本発明のＭＥＭＳガスセンサ実装体１は、フレキシブルプリント配線板５に形成された金属メッシュ部５３によって、ゴミや油分などが感ガス材２３ａに付着することを防止できる。

上記の実施形態では、フレキシブルプリント配線板５のベースフィルム５１は１層であったが、２層であってもよい。たとえば、図１１では、２枚のベースフィルム５１，５１が貼り合わせられ、２枚のベースフィルム５１，５１を貫通する貫通孔５１ａが、１つ形成されている。上側のベースフィルム５１に接続端子５２が形成され、下側のベースフィルム５１に金属メッシュ部５３が形成されている。図１１のような形態では、金属メッシュ部５３の位置は、図８（ｂ）の形態における金属メッシュ部５３の位置よりも下方になる。

また、金属メッシュ部５３の位置は、図１０の位置よりもさらに下方であってもよい（図１２参照）。この場合、上側のベースフィルム５１に接続端子５２を形成し、下側のベースフィルム５１に金属メッシュ部５３を形成する。ベースフィルム５１が１層の場合も、たとえば図１４のように、ベースフィルム５１のＭＥＭＳガスセンサチップ２を実装する面と反対の面に、金属メッシュ部５３を形成してもよい。

ベースフィルムを２枚貼り合わせた形態（図１１、図１２）において、金属メッシュ部５３の片面に、貫通孔５１ａを塞がないようにしてベースフィルム５１があってもよい（図１３、図１４参照）。図１３では、金属メッシュ部５３の上に、貫通孔５１ａを塞がないようにして上側のベースフィルム５１がある。下側のベースフィルム５１は、貫通孔５１ａの形状に除去されている。つまり、上側のベースフィルム５１は、貫通孔５１ａが形成されている領域において、金属メッシュ部５３と同形状に形成されている。図１４では、金属メッシュ部５３の上に貫通孔５１ａを塞がないようにして下側のベースフィルム５１がある。上側のベースフィルム５１は、貫通孔５１ａの形状に除去されている。つまり、下側のベースフィルム５１は、貫通孔５１ａが形成されている領域において、金属メッシュ部５３と同形状に形成されている。このような形態では、金属メッシュ部５３の強度を、その片面にあるベースフィルム５１によって向上することができる。なお、図１３では上側のベースフィルム５１が金属メッシュ部５３と同形状に形成されているが、これに代えて、下側のベースフィルム５１が金属メッシュ部５３と同形状に形成されていてもよい。

図１１〜図１５のような形態では、感ガス部２３の周囲の空間が広がるため、検出対象のガスがより通りやすくなる。つまり、検出感度を上げることができる。

ＭＥＭＳガスセンサチップ２のパッド２４とフレキシブルプリント配線板５の接続端子５２との接続部分の周囲は、樹脂４で封止されていてもよい（図１６参照）。このような形態では、ＭＥＭＳガスセンサチップ２を、フレキシブルプリント配線板５により強固に固定することができる。

本発明のＭＥＭＳガスセンサ実装体１は、キャビティ２１ａを有するベース２１と、キャビティを覆うように設けられキャビティにつながる開口部２２ａを有する絶縁膜２２と、キャビティの上方に位置する感ガス部２３と、絶縁膜の上であってキャビティの上方を除く領域２ｂに位置し感ガス部に接続された複数のパッド２４とを備えたＭＥＭＳガスセンサチップ２と、複数の接続端子３１と少なくとも１つの溝６２とを有する実装基板３とを含み、キャビティ２１ａと溝６２とが平面視で重なるように、パッド２４と接続端子３１とが電気的に接続されているものである（図１７参照）。

実装基板３は、複数の接続端子３１と少なくとも１つの溝６２とを有する（図１７（ｂ）、図１８参照）。実装基板３としては、たとえば、プリント基板を用いることができる。プリント基板の種類としては、たとえば、紙フェノール基板、エポキシ基板、ガラスコンポジット基板、ガラスエポキシ基板、ガラスポリイミド基板、フッ素基板、ガラスＰＰＯ基板、金属基板、セラミック基板などを用いることができる。溝６２は、たとえば、エンドミルを用いて形成することができる。溝６２は１つでもよいし、複数あってもよい。溝が１つの場合、溝の平面視における形状は、たとえば、直線形状（図１９（ａ）〜（ｃ）参照）、Ｌ字形状（図１９（ｄ）参照）、曲線形状（図１９（ｅ）参照）、波形状（図１９（ｆ）参照）などとすることができる。溝が複数の場合、溝の平面視における配置は、たとえば、直線形状の複数の溝が平行に配置された形態（図２０（ａ）参照）、直線形状の２つ以上の溝が、たとえば感ガス部が位置する領域６ａを中心にして配置された形態（図２０（ｂ）〜（ｅ））などとすることができる。なお、図１９（ａ）から（ｆ）では、溝６２の両端がＭＥＭＳガスセンサチップ２の外周からはみ出しているが、少なくとも溝の一端がはみ出している形態としてもよいし、両端がはみ出していない形態としてもよい。図２０（ａ）では、すべての溝の両端がＭＥＭＳガスセンサチップ２の外周からはみ出しているが、少なくとも１つの溝の両端または一端がはみ出している形態としてもよい。また、図２０（ｂ）から（ｅ）ではすべての溝の一端がＭＥＭＳガスセンサチップ２の外周からはみ出しているが、少なくとも１つの溝の一端がはみ出している形態としてもよい。

溝の幅は、任意の長さにすることができ、たとえば１０〜５００μｍとすることができる。溝が１つの場合、その幅は溝の全長にわたって同じであってもよいし（図１９参照）、異なっていてもよい（図２１参照）。溝が複数の場合、すべての溝は全長にわたって同じ幅であってもよいし、異なっていてもよい。また、全長にわたって幅が太い溝と、全長にわたって細い溝とが混在していてもよい。また、全長にわたって同じ幅の溝と、全長にわたって異なる幅の溝とが混在していてもよい。溝の深さは、任意の長さにすることができ、たとえば５〜２００μｍとすることができる。溝が１つの場合、その深さは溝の全長にわたって同じであってもよいし、異なっていてもよい（図２２参照）。図２２（ａ）〜（ｃ）のように、テーパが付いているものであってもよい。図２２（ｄ）のように、溝の底に凹凸があってもよい。図２２（ｅ）のように、階段状に深さが異なるものであってもよい。また、溝が複数の場合、すべての溝は全長にわたって同じ深さであってもよいし、異なっていてもよい。また、全長にわたって深さが大きい溝と、全長にわたって深さが小さい溝とが混在していてもよい。また、全長にわたって同じ深さの溝と、全長にわたって異なる深さの溝とが混在していてもよい。

ＭＥＭＳガスセンサチップ２を実装基板３に実装するときは、キャビティ２１ａと溝６２とが平面視で重なるように、ＭＥＭＳガスセンサチップ２を配置する（図１８（ａ）参照）。言い換えると、図１８（ａ）のような平面図で見たときに、キャビティ上方の領域２ａ内に溝６２の一部が含まれるように、ＭＥＭＳガスセンサチップ２を実装基板３に配置する。なお、ＭＥＭＳガスセンサチップ２を実装基板３に配置したとき、感ガス材２３ａは溝６２の上方に位置してもよいし（図１９参照）、感ガス材２３ａは溝６２の上方に位置しなくてもよい（図２０参照）。そして、パッド２４と接続端子３１とを電気的に接続する。

本発明のＭＥＭＳガスセンサ実装体１は、ＭＥＭＳガスセンサチップ２と実装基板３との隙間が小さい場合であっても、溝６２があることによって、検出対象のガスが感ガス部２３へ導入されやすくなる。

上記の実施形態では、実装基板３は複数の接続端子３１と少なくとも１つの溝６２とを有していたが、感ガス部２３が位置する領域６ａにさらに、溝６２とつながっている凹部６３を有するものであってもよい（図２３参照）。図２３（ａ）は、ＭＥＭＳガスセンサ実装体１の模式的な平面図である。便宜上、ＭＥＭＳガスセンサチップ２は破線で示している。図２３（ｂ）は、図２３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。凹部６３は、ＭＥＭＳガスセンサチップ２の感ガス部２３が位置する領域６ａに形成されている。つまり、感ガス部２３を凹部６３に向かい合わせるようにして、ＭＥＭＳガスセンサチップ２を実装する。凹部６３の大きさは感ガス部２３と同じでもよいし、図２３のように異なっていてもよい。凹部６３は溝６２とつながっているため、ＭＥＭＳガスセンサチップ２の外周から溝６２を通って感ガス部２３の下方にある凹部６３へと、より効率的に検出対象のガスを導入することができる。凹部６３の平面視における形状は、たとえば、図２３（ａ）のような楕円形状、円形状、多角形状などとすることができる。凹部６３と溝６２の深さは同じであってもよいし（図２４（ａ）（ｂ）参照）、異なっていてもよい（図２３（ｂ）、図２４（ｃ）〜（ｅ）参照）。このような形態のＭＥＭＳガスセンサ実装体１では、凹部６３によって感ガス部２３の下方の空間が広がるため、より多くの検出対象ガスを感ガス部２３の近くに導入することができる。

なお、図２３（ａ）では、すべての溝の一端がＭＥＭＳガスセンサチップ２の外周からはみ出しているが、少なくとも１つの溝の一端がはみ出している形態としてもよい。

ＭＥＭＳガスセンサチップ２のパッド２４と実装基板３の接続端子３１との接続部分の周囲は、樹脂４で封止されていてもよい（図２５参照）。ただし、図２５（ａ）のように、溝６２は樹脂４で塞がないようにする。なお、すべての溝の一端がＭＥＭＳガスセンサチップ２の外周からはみ出さない形態の場合も、図２５（ａ）のようにして樹脂４で封止する。このような形態では、溝６２を通じて、検出対象のガスを凹部６３へと導入することができる。

本発明のＭＥＭＳガスセンサ実装体１は、キャビティ２１ａを有するベース２１と、キャビティ２１ａを覆うようにベース２１の上に設けられた、キャビティ２１ａにつながる開口部２２ａを有する絶縁膜２２と、絶縁膜２２のキャビティの上方の領域２ａの上に設けられた感ガス部２３ａと、絶縁膜２２のキャビティの上方を除く領域２ｂの上に設けられた、感ガス部２３ａに接続された複数のパッド２４とを有するＭＥＭＳガスセンサチップ２と、ガス導入路と、複数の接続端子３１とを有するプリント基板とを備え、キャビティ２１ａとガス導入路とが平面視で重なり、複数のパッド２４と複数の接続端子３１とが電気的に接続されるように、ＭＥＭＳガスセンサチップがプリント基板に実装されたものである。

プリント基板は、実装基板３およびフレキシブルプリント配線板５を含む。１つの実施形態において、ガス導入路は、プリント基板３に形成された、貫通する複数の微細孔３２である（たとえば、図１（ｂ）参照）。別の実施形態においては、ガス導入路は、貫通孔５１ａを有するベースフィルム５１の、貫通孔が形成された領域にある金属メッシュ部５３の開口５３ａである（たとえば、図８（ｂ）参照）。また別の実施形態においては、ガス導入路は、プリント基板３に形成され、少なくとも一方の端部がベース２１の外周からはみ出した、少なくとも１つの溝６２である（たとえば、図１８（ａ）参照）。

図２６を参照して、プリント基板３は、複数の接続端子３１から絶縁され、プリント基板３の上に設けられた複数の金属線で構成された金属メッシュ部５３をさらに備え、複数の金属線が複数の微細孔３２を部分的に覆うものであってもよい。図２６（ａ）は、図２６（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。ただし、図２６（ｂ）では、見やすいようにＭＥＭＳガスセンサチップ２を省略している。図２６（ｂ）を参照して、プリント基板３に形成された複数の微細孔３２は、Ｙ方向に沿って延び、Ｘ方向に並んだ複数の金属線のみで部分的に覆われている。

金属線で部分的に覆われている微細孔３２では、金属線で覆われない場合と比べて微細孔３２の大きさが小さくなるため、ガスが通りにくくなっている。このことにより、ガス選択性を向上させることができる。したがって、たとえば、皮膚ガスに含まれるアセトンを検知したい場合、微細孔が部分的に覆われていても、アセトンは揮発性が高く拡散しやすいため、皮膚ガスに含まれる雑ガスよりも比較的速く、感ガス部へ到達する。

なお、図２６では、プリント基板３のＭＥＭＳガスセンサチップ２が実装された面と同じ面に金属メッシュ部５３を備えているが、ＭＥＭＳガスセンサチップ２の実装面と反対の面に備えていてもよい。また、複数の微細孔３２は、Ｘ方向に沿って延び、Ｙ方向に並んだ複数の金属線のみで部分的に覆われていてもよい。複数の微細孔３２は、Ｘ方向に沿って延びＹ方向に並んだ金属線と、Ｙ方向に沿って延びＸ方向に並んだ金属線とで、部分的に覆われていてもよい。また、複数の微細孔３２のうちの一部が、部分的に覆われる形態であってもよい。言い換えると、複数の微細孔３２のうち一部の微細孔が、金属線でまったく覆われていなくてもよいし、金属線で完全に覆われていてもよい。

１：ＭＥＭＳガスセンサ実装体
２：ＭＥＭＳガスセンサチップ
２ａ：キャビティ上方の領域
２ｂ：キャビティの上方を除く領域
２１：ベース
２１ａ：キャビティ
２２：絶縁膜
２２ａ：開口部
２３：感ガス部
２３ａ：感ガス材
２４：パッド
２５：電極配線パターン
２６：ヒータ配線パターン
３：実装基板
３ａ：微細孔形成領域
３１：接続端子
３２：微細孔
３３：凹部
４：樹脂
５：フレキシブルプリント配線板
５ａ：金属メッシュ形成領域
５１：ベースフィルム
５１ａ：貫通孔
５３：金属メッシュ部
５３ａ：開口
６ａ：感ガス部が位置する領域
６２：溝
１００：ＭＥＭＳガスセンサ実装体
２００：ＭＥＭＳガスセンサチップ
２１０：ベース
２１１：貫通孔
２２０：絶縁膜
２３０：感ガス材
２４０：パッド
３００：実装基板
３１０：接続端子
３２０：開口部
４００：キャップ

Claims

キャビティを有するベースと、前記キャビティを覆うように前記ベースの上に設けられた、前記キャビティにつながる開口部を有する絶縁膜と、前記絶縁膜の前記キャビティの上方の領域の上に設けられた感ガス部と、前記絶縁膜の前記キャビティの上方を除く領域の上に設けられた、前記感ガス部に接続された複数のパッドとを有するＭＥＭＳガスセンサチップと、
ガス導入路と、複数の接続端子とを有するプリント基板とを備え、
前記キャビティと前記ガス導入路とが平面視で重なり、前記複数のパッドと前記複数の接続端子とが電気的に接続され、前記開口部を覆うように前記ＭＥＭＳガスセンサチップが前記プリント基板に実装されており、
前記ガス導入路は、前記プリント基板の前記感ガス部が位置する領域以外の領域に形成された、貫通する複数の微細孔である、ＭＥＭＳガスセンサ実装体。
前記プリント基板は、前記複数の微細孔が形成された領域の厚みが、その領域以外の厚みよりも小さい、請求項１に記載のＭＥＭＳガスセンサ実装体。
キャビティを有するベースと、前記キャビティを覆うように前記ベースの上に設けられた、前記キャビティにつながる開口部を有する絶縁膜と、前記絶縁膜の前記キャビティの上方の領域の上に設けられた感ガス部と、前記絶縁膜の前記キャビティの上方を除く領域の上に設けられた、前記感ガス部に接続された複数のパッドとを有するＭＥＭＳガスセンサチップと、
ガス導入路と、複数の接続端子とを有するプリント基板とを備え、
前記キャビティと前記ガス導入路とが平面視で重なり、前記複数のパッドと前記複数の接続端子とが電気的に接続され、前記開口部を覆うように前記ＭＥＭＳガスセンサチップが前記プリント基板に実装されており、
前記ガス導入路は、前記プリント基板の前記感ガス部が位置する領域以外の領域に形成された少なくとも１つの溝であり、前記溝は、少なくとも一方の端部が前記ベースの外周からはみ出した、ＭＥＭＳガスセンサ実装体。
前記プリント基板は、前記感ガス部が位置する領域に凹部を含み、前記溝の他方の端部が前記凹部とつながっている、請求項３に記載のＭＥＭＳガスセンサ実装体。
前記プリント基板は、前記複数の接続端子から絶縁され、前記プリント基板の上に設けられた複数の金属線で構成された金属メッシュ部をさらに備え、前記複数の金属線が前記複数の微細孔を部分的に覆う、請求項１に記載のＭＥＭＳガスセンサ実装体。
前記複数のパッドと前記複数の接続端子との接続部分の周囲は樹脂で封止されている、請求項１から５のいずれかに記載のＭＥＭＳガスセンサ実装体。