JP7115818B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、雰囲気中の気体を検知するガスセンサに関する。

赤外線の吸収特性を利用して気体成分の濃度を検出する気体成分検出装置が知られている（例えば特許文献１）。このような、気体成分検出装置は、赤外線を放射する発光部と、この発光部から放射されて検出対象の気体を通過した赤外線を受光して電気信号に変換する受光部とを備えている。気体成分検出装置は、利便性の向上を図るために小型化が求められている。

国際公開第２０１２／１４０４８５号

本発明の目的は、発光素子及び受光素子の位置精度が向上され、かつ小型化を図ることができるガスセンサを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一態様によるガスセンサは、赤外線を発光する発光素子及び前記発光素子と同一面上に配置されて前記赤外線を受光する受光素子を有するベース基板と、検出対象のガスで満たされる空間部、外部から前記空間部に前記ガスを導入して該ガスを排出する通気口、前記発光素子から入射された赤外線を前記空間部側に反射する発光側反射部、及び前記空間部から入射された前記赤外線を前記受光素子側に反射する受光側反射部を有し、前記ベース基板に対向して配置されたガスセル基板と、前記発光素子を囲んで設けられ前記発光素子に対して前記ガスセル基板側が塞がれた非貫通孔の穴形状を有している発光側穴部、前記発光側穴部の内壁に設けられ前記発光素子から入射された赤外線を反射する発光側内壁反射部、前記受光素子を囲んで設けられ前記受光素子に対して前記ガスセル基板側が塞がれた非貫通孔の穴形状を有している受光側穴部、及び前記受光側穴部の内壁に設けられ前記受光側反射部から入射された赤外線を反射する受光側内壁反射部を有し、前記ベース基板と前記ガスセル基板との間に配置され、赤外線を透過する材料で形成された中間基板とを備え、前記ベース基板は、前記発光側穴部が塞がれた部分に対向する面上に前記発光素子から入射された赤外線を反射する反射部と、前記受光側穴部が塞がれた部分に対向する面上に前記受光側反射部から入射された赤外線を反射する反射部とを有していない、ことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、発光素子及び受光素子の位置精度が向上され、かつ小型化を図ることができる。

本発明の一態様によるガスセンサ１の概略構成を示す模式図であって、図１（ａ）はガスセンサ１の外観斜視図であり、図１（ｂ）はガスセンサ１の平面図である。 本発明の一実施形態によるガスセンサ１の概略構成を示す断面模式図であって、図２（ａ）は図１（ｂ）に示すＡ－Ａ線で切断したガスセンサ１の断面を示し、図２（ｂ）は図１（ｂ）に示すＢ－Ｂ線で切断したガスセンサ１の断面を示し、図２（ｃ）は図１（ｂ）に示すＣ－Ｃ線で切断したガスセンサ１の断面を示している。 本発明の一実施形態によるガスセンサ１の製造方法を説明する模式図であって、図３（ａ）はガスセンサ１に備えられたベース基板３の製造工程断面（その１）を示し、図３（ｂ）はベース基板３の製造工程断面（その２）を示している。 本発明の一実施形態によるガスセンサ１の製造方法を説明する模式図であって、図４（ａ）はベース基板３の製造工程断面（その３）を示し、図４（ｂ）はベース基板３の製造工程断面（その４）を示している。 本発明の一実施形態によるガスセンサ１の製造方法を説明する模式図であって、図５（ａ）はベース基板３の製造工程断面（その５）を示し、図５（ｂ）はベース基板３の製造工程断面（その６）を示している。 本発明の一実施形態によるガスセンサ１の製造方法を説明する模式図であって、図６（ａ）はベース基板３の製造工程断面（その７）を示し、図６（ｂ）はベース基板３の製造工程断面（その８）を示している。 本発明の一実施形態によるガスセンサ１の製造方法を説明する模式図であって、図７（ａ）はベース基板３の製造工程断面（その９）を示し、図７（ｂ）はベース基板３の製造工程断面（その１０）を示している。 本発明の一実施形態によるガスセンサ１の製造方法を説明する模式図であって、図８（ａ）はガスセンサ１に備えられた中間基板７の製造工程断面（その１）を示し、図８（ｂ）は中間基板７の製造工程断面（その２）を示し、図８（ｃ）は中間基板７の製造工程断面（その３）を示し、図８（ｄ）は中間基板７の製造工程断面（その４）を示している。 本発明の一実施形態によるガスセンサ１の製造方法を説明する模式図であって、図９（ａ）はガスセンサ１に備えられた中間基板７の製造工程断面（その５）を示し、図９（ｂ）は中間基板７の製造工程断面（その６）を示し、図９（ｃ）は中間基板７の製造工程断面（その７）を示し、図９（ｄ）は中間基板７の製造工程断面（その８）を示している。 本発明の一実施形態によるガスセンサ１の製造方法を説明する模式図であって、図１０（ａ）はガスセンサ１に備えられた中間基板７の製造工程断面（その９）を示し、図１０（ｂ）は中間基板７の製造工程断面（その１０）を示し、図１０（ｃ）は中間基板７の製造工程断面（その１１）を示している。 本発明の一実施形態によるガスセンサ１の製造方法を説明する模式図であって、図１１（ａ）はガスセンサ１に備えられたガスセル基板５の製造工程断面（その１）を示し、図１１（ｂ）はガスセル基板５の製造工程断面（その２）を示している。 本発明の一実施形態によるガスセンサ１の製造方法を説明する模式図であって、図１２（ａ）はガスセンサ１に備えられたガスセル基板５の製造工程断面（その３）を示し、図１２（ｂ）はガスセル基板５の製造工程断面（その４）を示している。 本発明の一実施形態によるガスセンサ１の製造方法を説明する模式図であって、図１３（ａ）はガスセンサ１に備えられたガスセル基板５の製造工程断面（その５）を示し、図１３（ｂ）はガスセル基板５の製造工程断面（その６）を示している。 本発明の一実施形態によるガスセンサ１の製造方法を説明する模式図であって、図１４（ａ）はガスセンサ１に備えられたガスセル基板５の製造工程断面（その７）を示し、図１４（ｂ）はガスセル基板５の製造工程断面（その８）を示している。 本発明の一態様の変形例１によるガスセンサ２の概略構成を示す平面模式図である。 本発明の一態様の変形例２によるガスセンサ４の概略構成を示す平面模式図である。

本発明の一実施形態によるガスセンサについて図１から図１５を用いて説明する。まず、本実施形態によるガスセンサ１の概略構成について図１及び図２を用いて説明する。図１（ｂ）では、理解を容易にするため、ガスセル基板５に設けられた対向壁５６及び壁反射部５６１が透過して図示され、光路変更反射膜５３１，５４１、反射膜７３１，７３２、発光側赤外線吸収部７５、受光側赤外線吸収部７６、レンズ周辺反射膜７７１，７８１及び不織布９の図示は省略されている。また、図２では、理解を容易にするため、不織布９の図示は省略されている。

図１（ａ）に示すように、ガスセンサ１は例えば直方体形状を有している。ガスセンサ１は、後述する発光素子３１及び受光素子３２（図２参照）が設けられ薄板直方体形状を有するベース基板３を備えている。また、ガスセンサ１は、ベース基板３に対向して配置されて検出対象の気体が満たされる空間部５１（図２参照。詳細は後述する）が設けられ全体的に薄板形状を有するガスセル基板５を備えている。また、ガスセンサ１は、ベース基板３及びガスセル基板５の間に配置され薄板形状を有する中間基板７を備えている。中間基板７は、発光素子３１で発光された赤外線をガスセル基板５に導き、空間部５１を通ってガスセル基板５から照射される赤外線を受光素子３２に導くようになっている。さらに、ガスセンサ１は、ガスセル基板５上に配置された不織布９を備えている。

図２に示すように、ガスセンサ１は、ベース基板３と中間基板７とを接着する第一接着層６と、中間基板７とガスセル基板５とを接着する第二接着層８とを備えている。第一接着層６及び第二接着層８は、金属薄膜、ガラス及び接着剤の少なくとも１つにより形成されている。第一接着層６は、ベース基板３と中間基板７との間でベース基板３及び中間基板７の周囲端部に設けられている。第二接着層８は、中間基板７とガスセル基板５との間で中間基板７及びガスセル基板５の周囲端部に設けられている。図１（ｂ）に示すように、第二接着層８は、ガスセル基板５及び中間基板７の少なくとも一方の外形に沿う枠状を有している。図示は省略するが、第一接着層６は、ベース基板３及び中間基板７の少なくとも一方の外形に沿う枠状を有している。ガスセル基板５、中間基板７及びベース基板３が重なる方向にガスセンサ１を見た場合、第一接着層６及び第二接着層８は、ほぼ重なるように設けられている。

ガスセンサ１は、ベース基板３に設けられた発光素子３１が発光する赤外線を中間基板７、ガスセル基板５の空間部５１及び中間基板７を通して受光素子３２で受光するようになっている。空間部５１には不織布９及び通気口５２を介して外部から導入された気体が満たされている。空間部５１を通過する赤外線は、空間部５１に満たされた気体が有する赤外線吸収波長の特性に応じて選択的に吸収される。ガスセンサ１は、気体の赤外線吸収波長の特性を利用して、検出対象の気体の成分や濃度などを検出するようになっている。すなわち、ガスセンサ１は、ＮＤＩＲ（Ｎｏｎ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ＩｎｆｒａＲｅｄ）方式を利用したガスセンサである。
以下、ガスセンサ１の各構成要素の概略構成について説明する。

＜ベース基板＞
図１及び図２に示すように、ガスセンサ１は、赤外線を発光する発光素子３１及び発光素子３１と同一面（すなわち実装面３７）上に配置されて赤外線を受光する受光素子３２を有するベース基板３を備えている。ベース基板３は、例えばシリコンで形成されている。これにより、ガスセンサ１の製造過程においてハンドリングが容易となり、ベース基板３と中間基板７との貼り合わせ時及びガスセンサ１のダイシング時（個片化時）の少なくとも一方で割れたり欠けたりしてしまうのが抑制される。また、ベース基板３は、シリコンに限られず、ガリウムヒ素、ゲルマニウム及び石英の少なくとも１つを含む材料により形成されていてもよい。これらの材料で形成されたベース基板３は、シリコンで形成されている場合と比較すると、製造過程におけるハンドリングが困難になったり割れたり欠けたりし易くなる。しかしながら、これらの材料で形成されたベース基板であっても、ガスセンサとしての機能を発揮させることはできる。また、シリコンは、ガリウムヒ素などの他の材料と比較すると入手が容易であり、大きなサイズのウエハー基板を準備し易いため、ガスセンサ１の低コスト化を図ることができる。

ベース基板３は薄板直方体形状を有している。図１（ｂ）に示すように、発光素子３１は、例えば発光ダイオードで構成されベース基板３の四隅のうちの一の角部に配置されている。受光素子３２は、ベース基板３の四隅のうちの発光素子３１が設けられた角部に対して対角に位置する角部に配置されている。

ベース基板３は、発光素子３１及び受光素子３２が実装される実装面３７に形成された導体層３３と、実装面３７の裏面３８に設けられた裏面端子部３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆ，３４ｇ，３４ｈと、ベース基板３を貫通して設けられ導体層３３と裏面端子部３４とを電気的に接続する導電ビア３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆ，３５ｇ，３５ｈとを有している。以下、連続する参照符号は、最小値及び最大値とこれらの番号の間の「～」とで表す場合がある。例えば、「裏面端子部３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆ，３４ｇ，３４ｈ」は、「裏面端子部３４ａ～３４ｈ」と表す場合がある。また、以下、裏面端子部３４ａ～３４ｈを「裏面端子部３４」と総称し、「導電ビア３５ａ～３５ｈ」を「導電ビア３５」と総称する場合がある。

導体層３３は、所定のパターンで形成されている。導体層３３は、発光素子３１及び受光素子３２にそれぞれ電源を供給するための配線パターン、この電源が供給される電源パターン及びグランドパターン、及び受光素子３２で光電変換された電気信号が送信される信号パターンなどを有している。また、導体層３３は、発光素子３１及び受光素子３２をＦＣＢ（フリップチップボンディング）などの手法によって実装・搭載するためのパッドと、このパッドと他の端子（ベース基板３上の素子や回路につながる端子）とを接続するための配線ラインを有している。

また、導体層３３には、種々の機能を発揮する素子及び回路の少なくとも一方が１つ以上が搭載されていてもよい。これらの素子及び回路として、例えば、静電気対策保護素子（例えばツェナーダイオード）、温度検出部、逆接続防止部、過電流検出部、過電圧検出部、過電流防止部、過電圧防止部、駆動制御部、使用時間積算部、寿命予測部、光出力検出部、発光素子特性検査部、受光信号処理部・演算部、通信機能部などが挙げられる。導体層３３にこれらの素子や回路が搭載される場合は、これらの素子や回路の厚み分の深さを有する穴部が中間基板７に形成される。光出力検出部は、シリコンフォトダイオードなどで形成されて例えば発光素子３１の直下に設けられてもよい。温度検出部は複数個所の温度を検出できるように複数設けられてもよい。

ベース基板３には、複数（本例では８個）の裏面端子部３４ａ～３４ｈが設けられている。図２に示す裏面端子部３４の個数や配置場所は、一例であって、これに限られない。例えば裏面端子部は、ベース基板３の裏面においてマトリクス状に等間隔に配置されていてもよい。

裏面端子部３４は、ガスセンサ１と外部回路との接続に主に用いられる。裏面端子部３４は、電源端子、グランド端子、及びアナログ信号又はデジタル信号のセンサ出力端子などに用いられる。また、ガスセンサ１を備えるガスセンサシステムが通信機能を搭載している場合には、裏面端子部３４は、通信機能を制御する制御端子として用いられる。また、裏面端子部３４は、発光素子３１をオン状態及びオフ状態の一方から他方に切り替えるための制御信号が入力される制御端子、ガスセンサ１の動作を確認するためのテスト端子として用いられる。また、裏面端子部３４は、発光素子３１や受光素子３２の素子特性などのテストの利便性や冗長性を目的として設けられていてもよい。

裏面端子部３４には例えば半田ボール（不図示）が取り付けられ、ガスセンサ１は、この半田ボール介してプリント回路基板やフレキシブル回路基板（いずれも不図示）に実装されて動作するようになっている。

ベース基板３には、裏面端子部３４と例えば同数の導電ビア３５が設けられている。図２に示す導電ビア３５の個数や配置場所は、一例であって、これに限られない。例えば導電ビア３５は、ベース基板３の裏面においてマトリクス状に等間隔に配置されていてもよい。

導電ビア３５ａの内壁面には、絶縁膜（不図示）が形成され、この絶縁膜上に導電膜３５１ａが形成されている。導電ビア３５ｂの内壁面には、絶縁膜（不図示）が形成され、この絶縁膜上に導電膜３５１ｂが形成されている。導電ビア３５ｃの内壁面には、絶縁膜（不図示）が形成され、この絶縁膜上に導電膜３５１ｃが形成されている。導電ビア３５ｄの内壁面には、絶縁膜（不図示）が形成され、この絶縁膜上に導電膜３５１ｄが形成されている。導電ビア３５ｅの内壁面には、絶縁膜（不図示）が形成され、この絶縁膜上に導電膜３５１ｅが形成されている。導電ビア３５ｆの内壁面には、絶縁膜（不図示）が形成され、この絶縁膜上に導電膜３５１ｆが形成されている。導電ビア３５ｇの内壁面には、絶縁膜（不図示）が形成され、この絶縁膜上に導電膜３５１ｇが形成されている。導電ビア３５ｈの内壁面には、絶縁膜（不図示）が形成され、この絶縁膜上に導電膜３５１ｈが形成されている。

導電膜３５１ａは、図２（ａ）に示す断面内の領域において導体層３３の所定箇所と裏面端子部３４ａとに接続されている。導電膜３５１ｂは、図２（ａ）に示す断面内の領域において導体層３３の所定箇所に接続され、図２（ａ）に示す断面内とは異なる領域において裏面端子部３４ｂに接続されている。導電膜３５１ｃは、図２（ｂ）に示す断面内の領域において導体層３３の所定箇所に接続され、図２（ｂ）に示す断面内の領域において裏面端子部３４ｄに接続されている。導電膜３５１ｄは、図２（ｂ）に示す断面内の領域において導体層３３の所定箇所に接続され、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す断面内とは異なる領域において裏面端子部３４ｃに接続されている。導電膜３５１ｅは、図２（ｂ）に示す断面内の領域において導体層３３の所定箇所に接続され、図２（ｂ）に示す断面内とは異なる領域において裏面端子部３４ｅに接続されている。導電膜３５１ｆは、図２（ｃ）に示す断面内の領域において導体層３３の所定箇所に絶属され、図２（ｃ）に示す断面内とは異なる領域において裏面端子部３４ｆに接続されている。導電膜３５１ｇは、図２（ｃ）に示す断面内の領域において導体層３３の所定箇所に接続され、図２（ｃ）に示す断面内とは異なる領域において裏面端子部３４ｇに接続されている。導電膜３５１ｈは、図２（ｃ）に示す断面内の領域において導体層３３の所定箇所と裏面端子部３４ｈとに接続されている。これにより、導体層３３と裏面端子部３４ａ～３４ｈとは導電ビア３５ａ～３５ｈを介して電気的に接続される。

ベース基板３は、裏面端子部３４ａ～３４ｈ以外の裏面３８を覆って形成された保護層３９を有している。保護層３９は、裏面端子部３４と導電ビア３５とを接続する導体パターン上に形成される。これにより、保護層３９は、この導体パターンが腐食や錆による導体表面の劣化を緩和したり、露出した導体部分が異物混入などによって短絡されたりしてしまうのを防止できる。

＜ガスセル基板＞
図１（ａ）及び図２に示すように、ガスセンサ１は、ベース基板３に対向して配置されたガスセル基板５を備えている。ガスセル基板５は、検出対象のガスで満たされる空間部５１と、外部から空間部５１にガスを導入して空間部５１に導入したガスを排出する通気口５２と、発光素子３１から入射された赤外線を空間部５１側に反射する発光側反射部５３と、空間部５１から入射された赤外線を受光素子３２側に反射する受光側反射部５４とを有している。ガスセル基板５は、全体的に薄板直方体形状を有している。ガスセル基板５は、例えばシリコンで形成されている。これにより、ガスセンサ１の製造過程においてハンドリングが容易となり、ガスセル基板５及び中間基板７の貼り合わせ時及びガスセンサ１のダイシング時（個片化時）の少なくとも一方で割れたり欠けたりしてしまうのが抑制される。また、ガスセル基板５は、シリコンに限られず、ガリウムヒ素、ゲルマニウム及び石英の少なくとも１つを含む材料により形成されていてもよい。これらの材料で形成されたガスセル基板５は、シリコンで形成されている場合と比較すると、製造過程におけるハンドリングが困難になったり割れたり欠けたりし易くなる。しかしながら、これらの材料で形成されたガスセル基板であっても、ガスセンサとしての機能を発揮させることはできる。また、シリコンは、ガリウムヒ素などの他の材料と比較すると入手が容易であり、大きなサイズのウエハー基板を準備し易いため、ガスセンサ１の低コスト化を図ることができる。

発光側反射部５３及び受光側反射部５４は、平面及び凹面形状のいずれか一方の形状に形成された反射面を有している。本実施形態における発光側反射部５３及び受光側反射部５４は、平面形状の反射面を有している（図２（ａ）及び図２（ｃ）参照）。

ガスセル基板５は、空間部５１を画定する側壁５５と、側壁５５とともに空間部５１を画定し中間基板７に対向する対向壁５６とを有している。対向壁５６は、薄板直方体形状を有している。側壁５５は、対向壁５６から突出して設けられている。側壁５５及び対向壁５６は同一材料で一体に形成されている。図１（ｂ）に示すように、側壁５５は、対向壁５６の周囲端部に設けられている。側壁５５は、四角形の環状形状を有している。発光側反射部５３は、側壁５５の四隅のうちの一の角部に形成されている。受光側反射部５４は、発光側反射部５３が形成された角部に対して対角に位置する角部に形成さている。

発光側反射部５３は、側壁５５及び対向壁５６のいずれに対しても傾斜する発光側傾斜領域５３２と、発光側傾斜領域５３２の傾斜面に形成された光路変更反射膜５３１とを有している。発光側反射部５３は、発光側反射部５３に入射する赤外線を光路変更反射膜５３１で反射し、赤外線の反射方向を発光側傾斜領域５３２の傾斜角度によって規定する。すなわち、発光側反射部５３は、光路変更反射膜５３１及び発光側傾斜領域５３２が協働して発光側反射部５３に入射する赤外線の光路を変更するようになっている。

図２（ａ）に示すように、発光側傾斜領域５３２は、側壁５５及び対向壁５６に跨って形成されている。発光側傾斜領域５３２は、側壁５５及び対向壁５６と一体に形成されている。発光側傾斜領域５３２の傾斜面は、側壁５５及び対向壁５６のそれぞれにほぼ４５°傾いて設けられている。発光側傾斜領域５３２の傾斜面は、光路変更反射膜５３１が形成されることにより、発光側反射部５３に入射する赤外線を反射する反射面となる。発光側反射部５３の傾斜面は、ベース基板３の実装面３７に対してほぼ４５°の角度となるように配置される。したがって、発光側反射部５３の反射面は、ベース基板３の実装面３７に対してほぼ４５°の角度となるように配置される。

発光側反射部５３の傾斜面がベース基板３の実装面３７に対してほぼ４５°の角度となるように配置されることにより、発光側反射部５３は、入射する赤外線の光路をほぼ９０°変更するようになっている。より具体的に、発光側反射部５３は、対向壁５６にほぼ直交する光路を対向壁５６にほぼ平行な光路に変更するようになっている。

シリコンは、赤外線を概ね透過してしまう。本実施形態におけるガスセル基板５は、シリコンで形成されているため、発光側反射部５３は、光路変更反射膜５３１を有さない場合、発光側傾斜領域５３２に入射する赤外線を透過してしまう。このため、発光側反射部５３は、赤外線が入射する発光側傾斜領域５３２の傾斜面に例えばアルミニウムで形成された光路変更反射膜５３１を有することにより、所定方向（本実施形態では空間部５１が設けられた方向）に赤外線を反射できるようになっている。

受光側反射部５４は、側壁５５及び対向壁５６のいずれに対しても傾斜する受光側傾斜領域５４２と、受光側傾斜領域５４２の傾斜面に形成された光路変更反射膜５４１とを有している。受光側反射部５４は、受光側反射部５４に入射する赤外線を光路変更反射膜５４１で反射し、赤外線の反射方向を受光側傾斜領域５４２の傾斜角度によって規定する。すなわち、受光側反射部５４は、光路変更反射膜５４１及び受光側傾斜領域５４２が協働して受光側反射部５４に入射する赤外線の光路を変更するようになっている。

図２（ｃ）に示すように、受光側反射部５４は、側壁５５及び対向壁５６に跨って形成されている。受光側傾斜領域５４２は、側壁５５及び対向壁５６と一体に形成されている。受光側傾斜領域５４２の傾斜面は、側壁５５及び対向壁５６のそれぞれにほぼ４５°傾いて設けられている。受光側傾斜領域５４２の傾斜面は、光路変更反射膜５４１が形成されることにより、受光側反射部５４に入射する赤外線を反射する反射面となる。受光側反射部５４の傾斜面は、ベース基板３の実装面３７に対してほぼ４５°の角度となるように配置される。したがって、受光側反射部５４の反射面は、ベース基板３の実装面３７に対してほぼ４５°の角度となるように配置される。

受光側反射部５４の傾斜面がベース基板３の実装面３７に対してほぼ４５°の角度となるように配置されることにより、受光側反射部５４は、入射する赤外線の光路をほぼ９０°変更するようになっている。より具体的に、受光側反射部５４は、対向壁５６にほぼ平行な光路を対向壁５６にほぼ直交する光路に変更するようになっている。

本実施形態におけるガスセル基板５は、シリコンで形成されているため、受光側反射部５４は、光路変更反射膜５４１を有さない場合、受光側傾斜領域５４２に入射する赤外線を透過してしまう。このため、受光側反射部５４は、赤外線が入射する受光側傾斜領域５４２の傾斜面に例えばアルミニウムで形成された光路変更反射膜５４１を有することにより、所定方向（本実施形態では受光素子３２が設けられた方向）に赤外線を反射できるようになっている。

本実施形態では、ガスセル基板５がシリコンで形成されているため、発光側反射部５３には光路変更反射膜５３１が設けられて、受光側反射部５４には光路変更反射膜５４１が設けられている。しかしながら、ガスセル基板５の全体のうち、少なくとも発光側傾斜領域５３２及び受光側傾斜領域５４２のそれぞれの傾斜面が赤外線を反射できる材料で形成されていれば、発光側反射部５３は光路変更反射膜５３１を有しておらず、受光側反射部５４は光路変更反射膜５４１を有していなくてもよい。

通気口５２は、複数（本例では１２個）設けられている。通気口５２の内部空間と空間部５１とは連通して形成されている。このため、通気口５２から進入する気体は、空間部５１に到達することができる。図１（ｂ）に示す通気口５２の個数及び配置場所は一例であって、通気口５２は少なくとも１つ設けられていれば、他の個数及び配置場所であってももちろんよい。

ガスセル基板５は、空間部５１に配置されて発光側反射部５３で反射された赤外線を反射して受光側反射部５４に導く光路Ｌ１を形成する光路形成反射部５０を有している。図１（ｂ）に示すように、光路形成反射部５０は、対向する側壁５５のそれぞれに設けられている。

対向する側壁５５のそれぞれには、例えば複数（本例では３個）の光路形成反射部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆが設けられている。発光側反射部５３に対向して光路形成反射部５０ａが配置されている。光路形成反射部５０ａの隣には、光路形成反射部５０ｃ及び光路形成反射部５０ｅがこの順に並んで配置されている。また、発光側反射部５３の隣には、光路形成反射部５０ｂ、光路形成反射部５０ｄ及び光路形成反射部５０ｆがこの順に並んで配置されている。光路形成反射部５０ｆに対向して受光側反射部５４が配置されている。以下、後述する変形例１を除いて「光路形成反射部５０ａ～５０ｆ」を「光路形成反射部５０」と総称する場合がある。

光路形成反射部５０は、側壁５５と一体に設けられている。光路形成反射部５０ａ，５０ｃ，５０ｅは、側壁５５上に鋸刃形状に形成されている。光路形成反射部５０ｂ，５０ｄ，５０ｆは、側壁５５上に鋸刃形状に形成されている。光路形成反射部５０は、平面、円筒状凹面及び球状凹面の少なくとも１つの形状に形成された反射面を有している。本実施形態における光路形成反射部５０は、平面形状の反射面を有している（図１（ｂ）参照）。

光路形成反射部５０は、赤外線を反射する反射面に形成された反射膜５０１を有している。反射膜５０１は、例えばアルミニウムで形成されている。光路形成反射部５０は、反射膜５０１を有することにより、入射する赤外線を反射できるようになっている。

光路形成反射部５０は、「光路形成反射部５０ａ→光路形成反射部５０ｂ→光路形成反射部５０ｃ→光路形成反射部５０ｄ→光路形成反射部５０ｅ→光路形成反射部５０ｆ」のように発光側反射部５３と受光側反射部５４とを結ぶ光路Ｌ１を空間部５１に形成している。発光素子３１で発光した赤外線は、発光側反射部５３で反射して光路形成反射部５０ａに入射すると、光路Ｌ１を通って受光側反射部５４に入射する。光路形成反射部５０は、発光側反射部５３で反射した赤外線が受光側反射部５４に直接入射する場合と比較して、赤外線が空間部５１を通過する距離を長くできる。赤外線が空間部５１を通過する距離が長いほど、空間部５１を満たす気体が吸収する波長帯域の光強度の減衰量が大きくなる。このため、空間部５１を通過した赤外線の特定の波長帯域における光強度の減衰量は、空間部５１よりも大きい容積で光路形成反射部５０が設けられていない空間部であって同距離の光路の場合と同等になり、気体の成分や濃度の検出精度が低下しない。したがって、光路形成反射部５０を有することによりガスセンサ１の小型化を図ることができる。

ガスセル基板５は、側壁５５及び対向壁５６に設けられ空間部５１を導光する赤外線を反射する壁反射部５５１（図１（ｂ）参照）及び壁反射部５６１（図２参照）を有している。壁反射部５５１は、光路形成反射部５０が設けられていない側壁５５（本例では短辺側の側壁５５）の表面と、光路形成反射部５０と発光側反射部５３及び受光側反射部５４とのそれぞれの間の側壁５５（本例では長辺側の側壁５５）の表面とに形成されている。壁反射部５６１は、中間基板７に対向する対向壁５６の表面に形成されている。本実施形態では、壁反射部は、側壁５５及び対向壁５６の両方に設けられているが、側壁５５及び対向壁５６の少なくとも一部に設けられていてもよい。

壁反射部５５１，５６１は、空間部５１に入射して光路形成反射部５０で反射されない赤外線を反射して受光側反射部５４に赤外線を導くことができる。これにより、受光素子３２での赤外線の受光量が増加するので、ガスセンサ１は、赤外線の検出精度の向上を図ることができる。

＜中間基板＞
図１（ａ）及び図２に示すように、ガスセンサ１は、ベース基板３とガスセル基板５との間に配置された中間基板７を備えている。中間基板７は、発光素子３１を囲んで設けられた発光側穴部７１と、発光側穴部７１の内壁に設けられ発光素子３１から入射された赤外線を反射する発光側内壁反射部７３と、受光素子３２を囲んで設けられた受光側穴部７２と、受光側穴部７２の内壁に設けられ受光側内壁反射部７４から入射された赤外線を反射する受光側内壁反射部７４とを有している。発光側穴部７１、発光側内壁反射部７３及び発光側反射部５３によって発光機構部３００が構成され、受光側穴部７２、受光側内壁反射部７４及び受光側反射部５４によって受光機構部４００が構成されている。

中間基板７は、赤外線を透過可能な材料で形成されており、例えばシリコンで形成されている。これにより、ガスセンサ１の製造過程においてハンドリングが容易となり、中間基板７及びガスセル基板５の貼り合わせ時及びガスセンサ１のダイシング時（個片化時）の少なくとも一方で割れたり欠けたりしてしまうのが抑制される。また、中間基板７は、シリコンに限られず、ガリウムヒ素、ゲルマニウム及び石英の少なくとも１つを含む材料により形成されていてもよい。これらの材料で形成された中間基板７は、シリコンで形成されている場合と比較すると、製造過程におけるハンドリングが困難になったり割れたり欠けたりし易くなる。しかしながら、これらの材料で形成された中間基板７であっても、赤外線を透過することができるため、ガスセンサとしての機能を発揮させることはできる。また、シリコンは、ガリウムヒ素などの他の材料と比較すると入手が容易であり、大きなサイズのウエハー基板を準備し易いため、ガスセンサ１の低コスト化を図ることができる。

中間基板７は、発光側穴部７１と発光側反射部５３との間に設けられた発光側レンズ７７と、受光側穴部７２と受光側反射部５４との間に設けられた受光側レンズ７８とを有している。発光側レンズ７７は、発光側穴部７１側が平坦形状を有し、発光側反射部５３側が曲面状を有する平凸レンズである。受光側レンズ７８は、受光側反射部５４側が曲面状を有し、受光側穴部７２側が平坦形状を有する平凸レンズである。

発光側レンズ７７は、ベース基板３側に向かう凹状部に配置されている。発光側レンズ７７の周辺であってこの凹状部には、レンズ周辺反射膜７７１が設けられている。レンズ周辺反射膜７７１は、この凹状部の側壁面と、この凹状部の底面であって発光側レンズ７７が設けられていない領域に形成されている。レンズ周辺反射膜７７１は、発光側レンズ７７の周囲を囲んで設けられている。

受光側レンズ７８は、ベース基板３側に向かう凹状部に配置されている。受光側レンズ７８の周辺であってこの凹状部には、レンズ周辺反射膜７８１が設けられている。レンズ周辺反射膜７８１は、この凹状部の側壁面と、この凹状部の底面であって受光側レンズ７８が設けられていない領域に形成されている。レンズ周辺反射膜７８１は、受光側レンズ７８の周囲を囲んで設けられている。

ガスセル基板５の対向壁５６に直交する方向にガスセンサ１を見たとき、発光側レンズ７７の全体は、発光側反射部５３に重なって配置されている（図１参照）。また、この方向にガスセンサ１を見たとき、光路変更反射膜５３１は、発光側レンズ７７の外周端部を覆うように配置されている。発光側反射部５３が発光側レンズ７７の全体に重なって配置されることにより、発光側レンズ７７の外周端部近傍のガスセル基板５や中間基板７の端部から外乱光が入射するのを防止できる。さらに、発光側レンズ７７は、レンズ周辺反射膜７７１によって周囲を囲まれている。このため、中間基板７の端部から外乱光が発光側レンズ７７に入射するのがより一層防止される。

ガスセル基板５の対向壁５６に直交する方向にガスセンサ１を見たとき、受光側レンズ７８の全体は、受光側反射部５４に重なって配置されている（図１参照）。また、この方向にガスセンサ１を見たとき、光路変更反射膜５４１は、受光側レンズ７８の外周端部を覆うように配置されている。受光側反射部５４が受光側レンズ７８の全体に重なって配置されることにより、受光側レンズ７８の外周端部近傍のガスセル基板５や中間基板７の端部から外乱光が入射するのを防止できる。さらに、受光側レンズ７８は、レンズ周辺反射膜７８１によって周囲を囲まれている。このため、中間基板７の端部から外乱光が受光側レンズ７８に入射するのがより一層防止される。

発光側レンズ７７のガスセル基板５側の表面（すなわち曲面状表面）上には、光学フィルタ膜７０ａが形成されている。光学フィルタ膜７０ａは、ガスセンサ１の検出対象のガスが吸収する波長帯域の赤外線を選択的に透過するように構成されている。これにより、発光側レンズ７７に入射した赤外線のうち、検出対象のガスが吸収する波長帯域の赤外線のみがガスセル基板５に入射される。

また、受光側レンズ７８のガスセル基板５側の表面（すなわち曲面状表面）上には、光学フィルタ膜７０ｂが形成されている。光学フィルタ膜７０ｂは、光学フィルタ膜７０ａと同じ波長帯域の赤外線を選択的に透過するように構成されている。これにより、受光側レンズ７８に入射した赤外線のうち、検出対象のガスが吸収する波長帯域の赤外線のみが受光素子３２に入射される。

このように、ガスセンサ１は、光学フィルタ膜７０ａ，７０ｂを有することにより、発光側で空間部５１に入射する赤外線の波長帯域を対象の波長帯域に絞り、受光側で空間部５１に混入した対象以外の波長帯域を除去できる。これにより、ガスセンサ１は、ガスの検出精度の向上を図ることができる。

発光側穴部７１は、円柱及び角柱などの柱状並びに円錐台及び角錐台などの錐台状の凹形状を有している。発光側穴部７１は、貫通孔ではなく、発光側レンズ７７側が塞がれた穴形状を有している。このため、発光側穴部７１と発光側レンズ７７との間には、中間基板７を形成するシリコンが挟まれているが、シリコンは赤外線を透過できるので、特別な問題は生じない。中間基板７の端部から発光側穴部７１と発光側レンズ７７との間の領域に入射する外乱光は、中間基板７の端部からこの領域に到達するまでに中間基板７で吸収されて減衰する。また、この領域は、発光側穴部７１に形成された反射膜７３１の高さやレンズ周辺反射膜７７１の高さに対して薄くなっている。このため、この領域から発光側レンズ７７に進入する外乱光は、発光素子３１が発光する赤外線に対して光量が極めて小さく、ガスセンサ１のガス検知にほとんど影響しない。

発光側穴部７１が柱状の凹形状を有している場合には、発光側内壁反射部７３での赤外線の反射の効果を均一にできる。また、発光側穴部７１が円柱の凹形状、すなわち円筒状を有している場合、反射膜７３１及び必要に応じて設けられる発光側赤外線吸収部７５は、容易に形成されることができ、スパッタリング法などの半導体製造工程で用いられる技術を用いて形成できる。

また、発光側穴部７１を形成する面（開口面）の結晶構造を選んで、特定のエッチングを施すと、発光側穴部７１は四角錐台に形成される。この場合、他の形状と比較して、比較的高速かつ低コストで、一般的なエッチング装置で簡易にかつ斜面の表面を凸凹の少ない平坦面に仕上げることができる。発光側穴部７１は光路設計上、発光素子３１側から発光側レンズ７７側に向かって徐々に広くなる形状、又は発光素子３１側から発光側レンズ７７側に向かって傾斜のない柱状であるとよい。

受光側穴部７２は、円柱及び角柱などの柱状並びに円錐台及び角錐台などの錐台状の凹形状を有している。受光側穴部７２は、貫通孔ではなく、受光側レンズ７８側が塞がれた穴形状を有している。このため、受光側穴部７２と受光側レンズ７８との間には、中間基板７を形成するシリコンが挟まれているが、シリコンは赤外線を透過できるので、特別な問題は生じない。中間基板７の端部から受光側穴部７２と受光側レンズ７８との間の領域に入射する外乱光は、中間基板７の端部からこの領域に到達するまでに中間基板７で吸収されて減衰する。また、この領域は、受光側穴部７２に形成された反射膜７４１の高さやレンズ周辺反射膜７８１の高さに対して薄くなっている。このため、この領域から受光素子３２に入射する外乱光は、受光側レンズ７８を通って入射する赤外線に対して光量が極めて小さく、ガスセンサ１のガス検知にほとんど影響しない。

受光側穴部７２が柱状の凹形状を有している場合には、受光側内壁反射部７４での赤外線の反射の効果を均一にできる。また、受光側穴部７２が円柱の凹形状、すなわち円筒状を有している場合、反射膜７４１及び必要に応じて設けられる受光側赤外線吸収部７６は、容易に形成されることができ、スパッタリング法などの半導体製造工程で用いられる技術を用いて形成できる。

また、受光側穴部７２を形成する面（開口面）の結晶構造を選んで、特定のエッチングを施すと、受光側穴部７２は四角錐台に形成される。この場合、他の形状と比較して、比較的高速かつ低コストで、一般的なエッチング装置で簡易にかつ斜面の表面を凸凹の少ない平坦面に仕上げることができる。受光側穴部７２は光路設計上、受光側レンズ７８側から受光素子３２側に向かって徐々に広くなる形状、又は受光側レンズ７８側から受光素子３２側に向かって傾斜のない柱状であるとよい。

発光側内壁反射部７３は、発光側穴部７１の内壁上の少なくとも一部に形成された反射膜７３１を有している。反射膜７３１は、例えばアルミニウムで形成されている。発光側穴部７１は、反射膜７３１を有することにより、入射する赤外線を反射できるようになっている。

受光側内壁反射部７４は、受光側穴部７２の内壁上の少なくとも一部に形成された反射膜７３２を有している。反射膜７３２は、例えばアルミニウムで形成されている。受光側穴部７２は、反射膜７３２を有することにより、入射する赤外線を反射できるようになっている。

中間基板７は、発光側穴部７１の内壁と発光側内壁反射部７３との間に設けられた発光側赤外線吸収部７５と、受光側穴部７２の内壁と受光側内壁反射部７４との間に設けられた受光側赤外線吸収部７６とを有している。より具体的に、発光側赤外線吸収部７５は、発光側穴部７１の内壁と反射膜７３１との間に形成されている。受光側赤外線吸収部７６は、受光側穴部７２の内壁と反射膜７３２との間に形成されている。発光側赤外線吸収部７５は、ガスセンサ１の外部から入射する光に含まれる赤外線を吸収して発光側穴部７１に赤外線が進入するのを防止するようになっている。また、受光側赤外線吸収部７６は、ガスセンサ１の外部から入射する光に含まれる赤外線を吸収して受光側穴部７２に赤外線が進入するのを防止するようになっている。このように、発光側赤外線吸収部７５及び受光側赤外線吸収部７６は、発光素子３１から照射された赤外線にガスセンサ１の外部の赤外線がガスセンサ１に混入するのを防止できる。このため、ガスセンサ１は、空間部５１に満たされている気体の成分の検出精度が向上する。

ガスセンサ１は、発光側穴部７１及びベース基板３で形成された発光側密閉空間７１０と、受光側穴部７２及びベース基板３で形成された受光側密閉空間７２０とを備えている。本実施形態では、発光側密閉空間７１０及び受光側密閉空間７２０は、それぞれ、空気、ヘリウムガス及び窒素ガスの少なくとも１つで満たされている。発光側密閉空間７１０は、発光側穴部７１の密閉性を確保できるので、ベース基板３（特に発光素子３１）への水分の流入を防止できる。同様に、受光側密閉空間７２０は、受光側穴部７２の密閉性を確保できるので、ベース基板３（特に受光素子３２）への水分の流入を防止できる。これにより、ガスセンサ１は、水分による故障の発生を抑制できる。

発光側密閉空間７１０及び受光側密閉空間７２０は、完全な密閉空間であることが好ましいが、高い密閉性を有する密閉空間であってもよい。発光側密閉空間７１０及び受光側密閉空間７２０の密閉性が高いほどベース基板３への水分の流入の防止効果が高くなり、ガスセンサ１の水分による故障の発生の抑制効果が高くなる。

図２に示すように、中間基板７は、空間部５１に露出する部分（ガスセル基板５の対向壁５６に直交する方向に見て空間部５１と重なる領域）のうち発光側レンズ７７及び受光側レンズ７８が配置された領域以外の領域に設けられ空間部５１を導光する赤外線を反射する中間反射部７９を有している。中間反射部７９は、例えばアルミニウムで形成された反射膜である。中間反射部７９は、ガスセル基板５の対向壁５６に対向する中間基板７の表面の少なくとも一部に形成されている。中間反射部７９は、ガスセル基板５に形成された壁反射部５５１，５６１とともに、光路Ｌ１からずれて空間部５１を導光する赤外線を受光側反射部５４に導くようになっている。

発光素子３１から受光素子３２に至る光路は、発光側穴部７１に形成された反射膜７３１、レンズ周辺反射膜７７１、光路変更反射膜５３１、光路形成反射部５０に形成された反射膜５０１、壁反射部５５１，５６１、中間反射部７９、光路変更反射膜５４１、レンズ周辺反射膜７８１及び受光側穴部７２に形成された反射膜７３２で覆われている。このように、ガスセンサ１は、発光素子３１から受光素子３２に至る光路全体を覆う反射部を有している。

＜不織布＞
図１（ａ）に示すように、不織布９は、ガスセル基板５の全面を覆って配置されている。不織布９は、接着層（不図示）によってガスセル基板５に接着されている。不織布９は、気体を通過することができる。このため、ガスセンサ１は、不織布９及び通気口５２を通して外部の気体を空間部５１に導入することができる。一方、不織布９は、塵埃などの異物を通過させないようになっている。このため、不織布９は、通気口５２の内径よりも小さい異物が通気口５２を通って空間部５１に混入するのを防止できる。

＜ガスセンサの動作＞
次に、本実施形態によるガスセンサの動作について、図１及び図２を用いて説明する。
図１（ｂ）及び図２（ａ）に示すように、発光素子３１が発光した赤外線は、発光側穴部７１を通って発光側レンズ７７に入射する。発光素子３１は、例えば発光ダイオードで構成されている場合には配向性を有している。発光素子３１は、赤外線の強度が最も強い位置に発光側レンズ７７の光軸がほぼ一致するように位置合わせされている。また、発光素子３１が発光して発光側穴部７１の内壁側に向かう赤外線は、発光側内壁反射部７３（すなわち反射膜７３１）で反射されて発光側レンズ７７に入射する。発光側レンズ７７に入射した赤外線のうち、検出対象のガスが吸収する波長帯域の赤外線が光学フィルタ膜７０ａによって選択されて透過し、発光側反射部５３に入射する。このように、発光素子３１が発光した赤外線のうち対象の波長帯域の赤外線が効率よく発光側反射部５３に集光される。

発光側レンズ７７で集光されて出射された赤外線は、発光側反射部５３（すなわち光路変更反射膜５３１）で反射して光路が約９０°変更し、空間部５１に入射する。空間部５１に入射した赤外線は、光路形成反射部５０ａ～５０ｆで順次反射される。これにより、赤外線は、空間部５１において光路形成反射部５０が形成する光路Ｌ１上を進行して受光側反射部５４に到達する。また、空間部５１に入射して光路Ｌ１から外れた赤外線は、壁反射部５５１，５６１及び中間反射部７９の少なくともいずれかで反射して受光側反射部５４に到達する。空間部５１に入射した赤外線は、空間部５１に満たされている気体に吸収される。

図１（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、受光側反射部５４に入射した赤外線は、受光側反射部５４（すなわち光路変更反射膜５４１）で反射して光路が約９０°変更し、光学フィルタ膜７０ｂ及び受光側レンズ７８にこの順に入射する。受光側レンズ７８は、光路形成反射部５０が形成する光路Ｌ１に光軸が一致するように位置合わせされている。さらに、受光素子３２の受光面（不図示）は、受光側レンズ７８の光軸上に位置合わせされている。このため、光路Ｌ１を通って受光側レンズ７８に入射する赤外線は、受光側レンズ７８の光軸上を進行し、受光側レンズ７８をほぼ直進して受光素子３２の受光面に入射する。また、光路Ｌ１から外れた赤外線は、受光側レンズ７８の光軸からずれて受光側レンズ７８に入射するため、受光側レンズ７８に入射出する際に屈折して受光側穴部７２の内壁面側に向かって進行する。受光側穴部７２の内壁面側に向かって進行する赤外線は、受光側内壁反射部７４（すなわち反射膜７４１）で反射して受光素子３２の受光面に入射する。受光素子３２の受光面に入射する赤外線は、光学フィルタ膜７０ｂで選択されて透過した対象の波長帯域の赤外線である。

ガスセンサ１は、定常状態（例えば無人になったビル内）の濃度（濃度に応じた光信号）を、予め計測して記憶したりコントローラに送信したり入力したりしておく。ガスセンサ１は、この光信号を光電変換した電気信号と、受光素子３２で受光した赤外線を光電変換した電気信号である出力信号とを比較して、特定ガス成分の濃度を検出する。

＜ガスセンサの製造方法＞
次に、本実施形態によるガスセンサ１の製造方法について図３から図１４を用いて説明する。ガスセンサ１は、ベース基板３、ガスセル基板５及び中間基板７が例えば異なるシリコンウエハーにそれぞれ複数形成された後に、これらのシリコンウエハーを重ね合わせて貼り合わせ、ダイシングにより個片化されて形成される。以下、ガスセンサの製造方法について、シリコンウエハーに同時に形成される複数の素子のうちの１つを例にとって説明する。なお、図３から図１４では、理解を容易にするため、新たに形成された膜など（例えば、金属膜やレジストパターンなど）の構成のみにハッチングが付されている。

＜ベース基板の製造方法＞
まず、ベース基板３の製造方法について図３から図７を用いて説明する。図３（ａ）中から図７（ｂ）中の、右側には図２（ａ）に示すベース基板３の断面における製造工程が図示され、中央には図２（ｂ）に示すベース基板３の断面における製造工程が図示され、左側には図２（ｃ）に示すベース基板３の断面における製造工程が図示されている。なお、図３から図７では、理解を容易にするため、ベース基板３の製造工程において形成されるレジストパターンについては、切断部の端面が図示されている。

図３（ａ）に示すように、まず、ベース基板３を形成するシリコンウエハー３ｗを準備し、表面を洗浄する。

次に、図３（ｂ）に示すように、導電ビア３５を形成する箇所に貫通孔３５０を形成する。貫通孔３５０は、例えばシリコンウエハー３ｗをある程度薄くしてからドライエッチングにより形成される。ドライエッチングは、導体層３３が形成されている位置で化学的に停止する。導電ビア３５ａを形成する箇所は貫通孔３５０ａを形成し、導電ビア３５ｂを形成する箇所は貫通孔３５０ｂを形成し、導電ビア３５ｃを形成する箇所は貫通孔３５０ｃを形成し、導電ビア３５ｄを形成する箇所は貫通孔３５０ｄを形成する。また、導電ビア３５ｅを形成する箇所は貫通孔３５０ｅを形成し、導電ビア３５ｆを形成する箇所は貫通孔３５０ｆを形成し、導電ビア３５ｇを形成する箇所は貫通孔３５０ｇを形成し、導電ビア３５ｈを形成する箇所は貫通孔３５０ｈを形成する。以下、「貫通孔３５０ａ～３５０ｈ」を「貫通孔３５０」と総称する場合がある。

次に、貫通孔３５０の内壁面にそれぞれ絶縁膜（不図示）を形成した後に、図４（ａ）に示すように、この絶縁膜上に導電膜３５１を形成する。導電膜３５１は、スパッタリング法又はめっき法で形成される。具体的に、貫通孔３５０ａは導電膜３５１ａを形成し、貫通孔３５０ｂは導電膜３５１ｂを形成し、貫通孔３５０ｃは導電膜３５１ｃを形成し、貫通孔３５０ｄは導電膜３５１ｄを形成する。また、貫通孔３５０ｅは導電膜３５１ｅを形成し、貫通孔３５０ｆは導電膜３５１ｆを形成し、貫通孔３５０ｇは導電膜３５１ｇを形成し、貫通孔３５０ｈは導電膜３５１ｈを形成する。これにより、導電ビア３５ａ～３５ｈが形成される。

次に、図４（ｂ）に示すように、シリコンウエハー３ｗの全面に導電膜３４０を形成し、次いで、導電膜３４０の全面にレジストを塗布してパターニングし、裏面端子部３４及び裏面端子部３４と導電ビア３５とを接続する配線パターンなどが描画されたレジストパターンＲＰ３４を形成する。

次に、レジストパターンＲＰ３４をマスクにして導電膜３４０をエッチングする。これにより、図５（ａ）に示すように、裏面端子部３４と導電ビア３５とを接続する配線パターンなどがシリコンウエハー３ｗ上に形成される。次に、レジストパターンＲＰ３４と、導電膜３４０を形成する際に導電ビア３５内に埋め込まれた導電物とを順次除去する。これにより、裏面端子部３４が形成され、かつ裏面端子部３４と導電ビア３５とが接続される。

次に、裏面端子部３４および配線パターンを含んでシリコンウエハー３ｗの全面に絶縁膜３９０を形成する。このとき、導電ビア３５内に絶縁膜３９０が埋め込まれる。次いで、図５（ｂ）に示すように、絶縁膜３９０の全面にレジストを塗布してパターニングし、裏面端子部３４の所定領域が開口されたレジストパターンＲＰ３９を形成する。

次に、レジストパターンＲＰ３９をマスクにして絶縁膜３９０をエッチングして裏面端子部３４を絶縁膜３９０から露出し、次いでレジストパターンＲＰ３９を除去する。これにより、図６（ａ）に示すように、導電ビア３５内に埋め込まれた状態で保護層３９が形成される。こうして、シリコンウエハー３ｗに複数のベース基板３が形成される。

次に、シリコンウエハー３ｗを反転し、最終的に実装面３７となるシリコンウエハー３ｗの表面の全面に導電膜３３０を形成する。次いで、図６（）に示すように、導電膜３３０の全面にレジストを塗布してパターニングし、導体層３３のパターンが描画されたレジストパターンＲＰ３３を形成する。

次に、レジストパターンＲＰ３３をマスクにして導電膜３３０をエッチングし、次いでレジストパターンＲＰ３３を除去する。これにより、図７（ａ）に示すように、最終的に実装面３７となるシリコンウエハー３ｗの表面に導体層３３が形成される。

次に、図７（ｂ）に示すように、発光素子３１及び受光素子３２を導体層３３の所定位置に実装する。シリコンウエハーでの部品実装では、一旦基準位置を決めると、この基準位置から機械的に部品を移動して所定位置に部品を落とし込むことが可能である。このため、プリント回路基板での部品実装のようにカメラなどの撮像装置を用いて実装位置を検出する必要がない。これにより、シリコンウエハーでの部品実装では、プリント回路基板での部品実装と異なり、撮像装置の精度と移動の精度が部品実装の全体の位置精度に影響することがない。また、標準サイズのシリコンウエハー同士の貼り合わせは、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）等で実績があり、水平度も極めて精度よく保てる。このため、シリコンウエハーでの部品実装は、プリント回路基板での部品実装よりも、光路の垂直方向及び水平方向の精度を高くできる。このように、シリコンウエハーへの発光素子及び受光素子の位置合わせ精度は、プリント回路基板に実装する場合と比較して高くなる。このため、ベース基板３をシリコンで形成することにより、発光素子３１及び受光素子３２の位置ずれの偏差（クリアランス）を小さくできるので、ガスセンサ１の小型化を図ることができる。また、当該偏差を小さくできるので、ガスセンサ１の仕上がりの公差を小さくしながら大量生産できる。

＜中間基板の製造方法＞
次に、中間基板７の製造方法について図８から図１０を用いて説明する。図８（ａ）中から図１０（ｃ）中の、右側には図２（ａ）に示す中間基板７の断面における製造工程図示され、左側には図２（ｃ）に示す中間基板７の断面における製造工程が図示されている。なお、図８から図１０では、理解を容易にするため、中間基板７の製造工程において形成される各レジストパターンについては、切断部の端面が図示されている。

図８（ａ）に示すように、まず、中間基板７を形成するシリコンウエハー７ｗを準備し、表面を洗浄する。

次に、図８（ｂ）に示すように、シリコンウエハー７ｗの全面にレジストを塗布してパターニングし、発光側レンズ７７及び受光側レンズ７８が形成される箇所が曲面状のレジストパターンＲＰ７７を形成する。

次に、例えば反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ； ＲＩＥ）などのドライエッチング技術を用いてレジストパターンＲＰ７７及びシリコンウエハー７ｗをエッチングし、発光側レンズ７７及び受光側レンズ７８が形成される箇所のシリコンウエハー７ｗを曲面状又は概曲面状（連続曲面ではなく細かい階段状）に形成する。これにより、図８（ｃ）に示すように、シリコンウエハー７ｗに凹状部が形成されるとともに、この凹状部に発光側レンズ７７及び受光側レンズ７８が形成される。

次に、発光側レンズ７７及び受光側レンズ７８を含んでシリコンウエハー７ｗの全面に誘電体層７００を形成する。次に、図８（ｄ）に示すように、誘電体層７００の全面にレジストを塗布してパターニングし、発光側レンズ７７及び受光側レンズ７８上を覆うレジストパターンＲＰ７０を形成する。

次に、レジストパターンＲＰ７０をマスクにして誘電体層７００をエッチングし、次いでレジストパターンＲＰ７０を除去する。これにより、図９（ａ）に示すように、発光側レンズ７７の曲面状の表面に光学フィルタ膜７０ａが形成され、受光側レンズ７８の曲面状の表面に光学フィルタ膜７０ｂが形成される。

次に、図９（ｂ）に示すように、誘電体層７００を含んでシリコンウエハー７ｗの全面にアルミニウムで形成された薄膜７９０を形成する。次いで、図９（ｂ）に示すように、薄膜７９０の全面にレジストを塗布してパターニングし、レンズ周辺反射膜７７１，７８１及び中間反射部７９の形状が描画されたレジストパターンＲＰ７９を形成する。

次に、レジストパターンＲＰ７９をマスクにして薄膜７９０をエッチングし、次いでレジストパターンＲＰ７９を除去する。これにより、図９（ｃ）に示すように、レンズ周辺反射膜７７１，７８１及び中間反射部７９が形成される。このように、レンズ周辺反射膜７７１，７８１及び中間反射部７９は、同一の材料で同時に同層に一体に形成される。レンズ周辺反射膜７７１，７８１及び中間反射部７９は、一続きの膜である。

次に、図９（ｄ）に示すように、シリコンウエハー７ｗを反転し、発光側レンズ７７及び受光側レンズ７８が形成された面の裏面の全面にレジストを塗布してパターニングし、発光側穴部７１及び受光側穴部７２が形成される箇所が開口されたレジストパターンＲＰ７１を形成する。

次に、レジストパターンＲＰ７１をマスクにしてシリコンウエハー７ｗをエッチングし、次いでレジストパターンＲＰ７１を除去する。これにより、図１０（ａ）に示すように、発光側穴部７１及び受光側穴部７２が形成される。

次に、発光側穴部７１及び受光側穴部７２を含んでシリコンウエハー７ｗの全面に赤外線吸収膜を形成し、異方性エッチングにより赤外線吸収膜を除去する。これにより、図１０（ｂ）に示すように、発光側穴部７１の内壁面上に発光側赤外線吸収部７５が形成され、受光側穴部７２の内壁面上に受光側赤外線吸収部７６が形成される。発光側赤外線吸収部７５は、発光側赤外線吸収部７５の内壁面が発光側レンズ７７の平坦状の面の端部と一致又は当該端部の内側（本実施形態では当該端部と一致）に配置されるだけの膜厚を有している。また、受光側赤外線吸収部７６は、受光側赤外線吸収部７６の内壁面が受光側レンズ７８の平坦状の面の端部と一致又は当該端部の内側（本実施形態では当該端部と一致）に配置されるだけの膜厚を有している。

次に、発光側赤外線吸収部７５及び受光側赤外線吸収部７６を含んでシリコンウエハー７ｗの全面にアルミニウムで形成された薄膜を形成し、異方性エッチングによって発光側穴部７１及び受光側穴部７２のそれぞれの内壁面上の薄膜以外の薄膜を除去する。これにより、図１０（ｃ）に示すように、発光側赤外線吸収部７５上に反射膜７３１が形成され、受光側赤外線吸収部７６上に反射膜７３２が形成される。発光側赤外線吸収部７５の内壁面が発光側レンズ７７の平坦形状の面の端部と一致又は当該端部の内側に配置されているため、発光側赤外線吸収部７５の内壁面上に形成された反射膜７３１は、発光側レンズ７７の下方に配置される。同様に、受光側赤外線吸収部７６の内壁面が受光側レンズ７８の平坦形状の面の端部と一致又は当該端部の内側に配置されているため、受光側赤外線吸収部７６の内壁面上に形成された反射膜７３２は、受光側レンズ７８の下方に配置される。このため、発光側レンズ７７の周囲端部と反射膜７３１との間に隙間が生じ難くなり、受光側レンズ７８の周囲端部と反射膜７３２との間に隙間が生じ難くなる。これにより、中間基板７やガスセル基板５のそれぞれの端部から入射される外乱光が発光側穴部７１及び受光側穴部７２に進入するのが防止される。

こうして、発光側穴部７１に発光側内壁反射部７３が形成され、受光側穴部７２に受光側内壁反射部７４が形成される。こうして、シリコンウエハー７ｗに複数の中間基板７が形成される。

＜ガスセル基板の製造方法＞
次に、ガスセル基板５の製造方法について図１１から図１４を用いて説明する。図１１（ａ）中から図１４（ｂ）中の、右側には図２（ａ）に示すガスセル基板５の断面における製造工程が図示され、中央には図２（ｂ）に示すガスセル基板５の断面における製造工程が図示され、左側には図２（ｃ）に示すガスセル基板５の断面における製造工程が図示されている。

まず、ガスセル基板５を形成するシリコンウエハー５ｗを準備し、表面を洗浄する。次に、図１１（ａ）に示すように、シリコンウエハー５ｗの全面にレジストを塗布してパターニングし、発光側反射部５３及び受光側反射部５４が形成される箇所を含む所定領域が開口されたレジストパターンＲＰ５３を形成する。

次に、レジストパターンＲＰ５３をマスクにしてシリコンウエハー５ｗをエッチングし、レジストパターンＲＰ５３を除去する。これにより、図１１（ｂ）に示すように、発光側反射部５３の形成箇所に四角錐台形状の凹部５３０が形成され、受光側反射部５４の形成箇所に四角錐台形状の凹部５４０が形成される。凹部５３０，５４０の側面の傾斜角は、シリコンウエハー５ｗの主面（レジストパターンＲＰを形成するためのレジストが塗布された面）に対して約４５°である。

次に、図１２（ａ）に示すように、凹部５３０，５４０を含んでシリコンウエハー５ｗの全面にレジストを塗布してパターニングし、発光側反射部５３及び受光側反射部５４が形成される箇所が覆われ、かつ空間部５１が形成される箇所が開口されたレジストパターンＲＰ５１を形成する。

次に、レジストパターンＲＰ５１をマスクにしてシリコンウエハー５ｗをエッチングし、レジストパターンＲＰ５１を除去する。これにより、図１２（ｂ）に示すように、発光側傾斜領域５３２、受光側傾斜領域５４２及び空間部５１が形成される。

次に、発光側傾斜領域５３２、受光側傾斜領域５４２及び空間部５１を含んでシリコンウエハー５ｗの全面に例えばアルミニウムで形成された薄膜５００を形成する。次いで、図１３（ａ）に示すように、薄膜５００の全面にレジストを塗布してパターニングし、発光側傾斜領域５３２、受光側傾斜領域５４２及び空間部５１を覆うレジストパターンＲＰ５０１を形成する。

次に、レジストパターンＲＰ５０１をマスクにして、薄膜５００を異方性エッチングし、次いでレジストパターンＲＰ５０１を除去する。これにより、図１３（ｂ）に示すように、反射膜５０１、光路変更反射膜５３１，５４１及び壁反射部５５１，５６１が形成される。このように、反射膜５０１、光路変更反射膜５３１，５４１及び壁反射部５５１，５６１は、同一の材料で同時に同層に一体に形成される。また、光路変更反射膜５３１，５４１が形成されることにより、光路変更反射膜５３１及び発光側傾斜領域５３２で構成された発光側反射部５３が形成され、光路変更反射膜５４１及び受光側傾斜領域５４２で構成された受光側反射部５４が形成される。

次に、図１４（ａ）に示すように、反射膜５０１、光路変更反射膜５３１，５４１及び壁反射部５５１，５６１を含んでシリコンウエハー５ｗの全面にレジストを塗布してパターニングし、通気口５２が形成される箇所が開口されたレジストパターンＲＰ５２を形成する。

次に、レジストパターンＲＰ５２をマスクにし、レジストパターンＲＰ５２の開口に露出する壁反射部５６１をエッチングする。次に、レジストパターンＲＰ５２の開口に露出する領域のシリコンウエハー５ｗを貫通する貫通孔を形成し、次いでレジストパターンＲＰ５２を除去する。これにより、図１４（ｂ）に示すように、シリコンウエハー５ｗに通気口５２が形成される。こうして、シリコンウエハー５ｗには、複数のガスセル基板５が形成される。

＜貼り合わせ工程＞
図示は省略するが、まず、複数の中間基板７が形成されたシリコンウエハー７ｗと、複数のガスセル基板５が形成されたシリコンウエハー５ｗとが貼り合わされる。例えば、所定領域に第二接着層８が形成されたシリコンウエハー５ｗに対してシリコンウエハー７ｗが位置合わせされ、シリコンウエハー５ｗ及びシリコンウエハー７ｗが接着される。

次に、シリコンウエハー７ｗの発光側穴部７１及び受光側穴部７２の開口側を研磨して、シリコンウエハー７ｗ、すなわち複数の中間基板７が薄型化される。

次に、シリコンウエハー３ｗの所定領域に第一接着層６が形成される。次いで、シリコンウエハー５ｗが接着されたシリコンウエハー７ｗをシリコンウエハー３ｗに位置合わせして、シリコンウエハー３ｗ及びシリコンウエハー７ｗを接着する。

次に、シリコンウエハー７ｗが接着された面と反対側のシリコンウエハー５ｗの表面の所定領域に接着層が形成される。ついで、通気口５２を塞いだ状態で不織布９（図１（ａ）参照）がシリコンウエハー５ｗ上に貼り合わされる。

＜最終工程＞
図示は省略するが、ウエハー状態でガスセンサ１の簡易動作の試験が実行される。
次に、簡易動作の試験を通過したガスセンサ１を含み接着されたシリコンウエハー３ｗ，５ｗ，７ｗを所定箇所でダイシングして個片化する。
次に、個片化されたガスセンサ１のそれぞれについて最終動作の試験が実行され、動作不良のガスセンサ１は除外される。こうして、ガスセンサ１が完成する。

以上説明したように、本実施形態によるガスセンサ１は、発光素子３１及び受光素子３２のベース基板３への位置ずれの偏差（クリアランス）、ベース基板３及び中間基板７の位置ずれの偏差（クリアランス）、中間基板７及びガスセル基板５の位置ずれの偏差（クリアランス）を小さくできる。これにより、本実施形態によるガスセンサ１によれば、発光素子３１及び受光素子３２の位置精度が向上され、かつ小型化を図ることができる。

（変形例１）
次に、本実施形態の変形例１によるガスセンサについて図１５を用いて説明する。本変形例によるガスセンサ２は、ガスセル基板５が空間部５１に突出する突出部を有し、この突出部に光路形成反射部５０が設けられている点に特徴を有している。以下、図１及び図２に示すガスセンサ１と同様の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。図１５では、理解を容易にするため、ガスセル基板５に設けられた対向壁５６及び壁反射部５６１が透過して図示され、光路変更反射膜５３１，５４１、反射膜７３１，７４１、発光側赤外線吸収部７５、受光側赤外線吸収部７６、レンズ周辺反射膜７７１，７８１及び不織布９の図示は省略されている。

図示は省略するが、本変形例によるガスセンサ２は、図１及び図２に示すガスセンサ１と同様に、ベース基板３と、ベース基板３に対向配置されたガスセル基板５と、ベース基板３とガスセル基板５との間に配置された中間基板７とを備え、全体的に薄板直方体形状を有している。ベース基板３及び中間基板７は、ベース基板３及び中間基板７の少なくとも一方の周囲端部に沿う枠状の第一接着層（不図示）で互いに接着されている。また、ガスセル基板５及び中間基板７は、ガスセル基板５及び中間基板７の少なくとも一方の周囲端部に沿う枠状の第二接着層８（図１５参照）で互いに接着されている。

図１５に示すように、発光機構部３００及び受光機構部４００は、短辺側の一の側壁５５の端部にそれぞれ配置されている。発光機構部３００及び受光機構部４００は、対向して配置されている。

図１５に示すように、ガスセンサ２に備えられたガスセル基板５は、空間部５１を画定する側壁５５と、側壁５５の少なくとも一部から空間部５１に突出する側壁突出部５７とを有している。光路形成反射部５０は、側壁突出部５７に設けられている。光路形成反射部５０は、側壁突出部５７の側面に設けられている。側壁突出部５７は、長辺側の側壁５５のそれぞれに対向して設けられている。側壁突出部５７は、側壁５５と一体に形成されている。

発光側反射部５３が設けられている側の側壁突出部５７には、発光側反射部５３の隣から光路形成反射部５０ｂ、光路形成反射部５０ｄ、光路形成反射部５０ｆ、光路形成反射部５０ｈ及び光路形成反射部５０ｊがこの順に並んで配置されている。光路形成反射部５０ｂ，５０ｄ，５０ｆ，５０ｈ，５０ｊは、全体で鋸刃状を有している。

受光側反射部５４が設けられている側の側壁突出部５７には、受光側反射部５４の隣から光路形成反射部５０ｓ、光路形成反射部５０ｑ、光路形成反射部５０ｏ、光路形成反射部５０ｍ及び光路形成反射部５０ｋがこの順に並んで配置されている。光路形成反射部５０ｋ，５０ｍ，５０ｏ，５０ｑ，５０ｓは、全体で鋸刃状を有している。

図１５に示すように、ガスセンサ２に備えられたガスセル基板５は、空間部５１を画定し中間基板７（図１５では不図示）に対向する対向壁５６（図１５では不図示）と、対向壁５６の少なくとも一部から空間部５１に突出する対向突出部５８とを有している。光路形成反射部５０は、対向突出部５８に設けられている。光路形成反射部５０は、対向突出部５８の側面に設けられている。対向突出部５８は、対向壁５６と一体に形成されている。対向突出部５８は、発光機構部３００と受光機構部４００との間に配置されている。

発光機構部３００に向けられた対向突出部５８の側面には、発光機構部３００に対向して光路形成反射部５０ａが配置されている。発光機構部３００に向けられた対向突出部５８の側面には、光路形成反射部５０ａの隣から光路形成反射部５０ｃ、光路形成反射部５０ｅ、光路形成反射部５０ｇ及び光路形成反射部５０ｉがこの順に並んで配置されている。光路形成反射部５０ａ，５０ｃ，５０ｅ，５０ｇ，５０ｉは、全体で鋸刃状を有している。

受光機構部４００に向けられた対向突出部５８の側面には、受光機構部４００に対向して光路形成反射部５０ｔが配置されている。受光機構部４００に向けられた対向突出部５８の側面には、光路形成反射部５０ｔの隣から光路形成反射部５０ｒ、光路形成反射部５０ｐ、光路形成反射部５０ｎ及び光路形成反射部５０ｌがこの順に並んで配置されている。光路形成反射部５０ｌ，５０ｎ，５０ｐ，５０ｒ，５０ｔは、全体で鋸刃状を有している。以下、本変形例では、「光路形成反射部５０ａ～５０ｔ」を「光路形成反射部５０」と総称する。

側壁突出部５７の表面（赤外線が入射して反射する面）には、反射膜５７１が形成されている。対向突出部５８の表面（赤外線が入射して反射する面）には、反射膜５８１が形成されている。光路形成反射部５０の表面（赤外線が入射して反射する面）には、反射膜５０１が形成されている。光路形成反射部５０の表面（赤外線が入射して反射する面）には、反射膜５０１が形成されている。側壁５５の表面（赤外線が入射して反射する面）には、壁反射部５５１が形成されている。図示は省略するが、対向壁５６の表面（赤外線が入射して反射する面）には、壁反射部５６１が形成されている。反射膜５７１、反射膜５８１、反射膜５０１、壁反射部５５１及び壁反射部５６１は、同一材料（例えばアルミニウム）で一体に形成されている。

光路形成反射部５０は、「光路形成反射部５０ａ→光路形成反射部５０ｂ→光路形成反射部５０ｃ→光路形成反射部５０ｄ→光路形成反射部５０ｅ→光路形成反射部５０ｆ→光路形成反射部ｇ→光路形成反射部ｈ→光路形成反射部５０ｈ→光路形成反射部５０ｉ→光路形成反射部ｊ→光路形成反射部５０ｋ→光路形成反射部５０ｌ→光路形成反射部５０ｍ→光路形成反射部５０ｎ→光路形成反射部５０ｏ→光路形成反射部５０ｐ→光路形成反射部５０ｑ→光路形成反射部５０ｒ→光路形成反射部５０ｓ→光路形成反射部５０ｔ」のように発光側反射部５３と受光側反射部５４とを結ぶ光路Ｌ２を空間部５１に形成している。発光素子３１で発光した赤外線は、発光側反射部５３で反射して光路形成反射部５０ａに入射すると、光路Ｌ２を通って受光側反射部５４に入射する。光路形成反射部５０は、発光側反射部５３で反射した赤外線が受光側反射部５４に直接入射する場合と比較して、赤外線が空間部５１を通過する距離を長くできる。このため、ガスセンサ２は、ガスセンサ１と同様に、小型化を図ることができる。

側壁５５に設けられた光路形成反射部５０で赤外線を反射すると、その前後で影が生じるような場合、本変形例のように、側壁５５や対向壁５６から突出する突出部に光路形成反射部を設けることにより、この影の影響を防止できる。

（変形例２）
次に、本実施形態の変形例２によるガスセンサについて図１６を用いて説明する。本変形例によるガスセンサ４は、２つの受光機構部を備えている点に特徴を有している。以下、図１及び図２に示すガスセンサ１と同様の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。図１６では、理解を容易にするため、ガスセル基板５に設けられた対向壁５６及び壁反射部５６１が透過して図示され、光路変更反射膜５３１，５４１、反射膜７３１，７４１、発光側赤外線吸収部７５、受光側赤外線吸収部７６、レンズ周辺反射膜７７１，７８１及び不織布９の図示は省略されている。

図示は省略するが、本変形例によるガスセンサ４は、図１及び図２に示すガスセンサ１と同様に、ベース基板３と、ベース基板３に対向配置されたガスセル基板５と、ベース基板３とガスセル基板５との間に配置された中間基板７とを備え、全体的に薄板直方体形状を有している。ベース基板３及び中間基板７は、ベース基板３及び中間基板７の少なくとも一方の周囲端部に沿う枠状の第一接着層（不図示）で互いに接着されている。また、ガスセル基板５及び中間基板７は、ガスセル基板５及び中間基板７の少なくとも一方の周囲端部に沿う枠状の第二接着層８（図１５参照）で互いに接着されている。

図１６に示すように、ガスセンサ４は、受光素子３２ａ，３２ｂ、受光側穴部７２、受光側内壁反射部７４及び受光側反射部５４で構成された受光機構部４００ａ，４００ｂを複数（本例では２つ）備えている。以下、本変形例では、「受光機構部４００ａ，４００ｂ」を「受光機構部４００」と総称する場合がある。複数の受光機構部４００の少なくとも１つ（例えば受光機構部４００ａ）は、発光素子３１が発光する赤外線が入射する入射側表面に設けられ第一波長を選択的に透過させる第一光学フィルタ（第一フィルタの一例）７００ａを有する受光素子３２ａを有している。また、複数の受光機構部４００のうちの残余の１つ（例えば受光機構部４００ｂ）は、発光素子３１が発光する赤外線が入射する赤外線の入射側表面に設けられ第一波長と異なる第二波長を選択的に透過させる第二光学フィルタ（第二フィルタの一例）７００ｂを有する受光素子３２ｂを有している。複数の受光機構部４００のうちの受光機構部４００ａ及び受光機構部４００ｂは、発光素子３１に対して互いに線対称な位置に設けられている。

図１６に示すように、受光機構部４００ａ及び受光機構部４００ｂは、短辺側の一の側壁５５の端部にそれぞれ配置されている。受光機構部４００ａ及び受光機構部４００ｂは、対向して配置されている。発光機構部３００は、短辺側の他の側壁５５のほぼ中央に配置されている。

受光機構部４００ａ，４００ｂが配置されている短辺側の側壁５５には、光路形成反射部５０ａ，５０ｄが設けられている。光路形成反射部５０ａは、発光素子３１の発光部（不図示）の中心及びガスセンサ４の中心を通る仮想中心線ＢＣと受光機構部４００ｂとの間に配置されている。光路形成反射部５０ｂは、仮想中心線ＢＣと受光機構部４００ａとの間に配置されている。光路形成反射部５０ａ及び光路形成反射部５０ｄはそれぞれ、短辺側の側壁５５にほぼ平行な表面の例えば四角柱形状を有している。光路形成反射部５０ａ，５０ｄのこの表面（赤外線が入射して反射する面）にはそれぞれ、反射膜５０１が形成されている。

発光機構部３００が配置されている短辺側の側壁５５には、光路形成反射部５０ｂ，５０ｅが設けられている。光路形成反射部５０ｂは、受光機構部４００ｂが設けられている長辺側の側壁５５と発光機構部３００との間に配置されている。光路形成反射部５０ｅは、受光機構部４００ａが設けられている長辺側の側壁５５と発光機構部３００との間に配置されている。光路形成反射部５０ｂ及び光路形成反射部５０ｅはそれぞれ、短辺側の側壁５５に対して傾斜した表面の例えば台形柱形状を有している。光路形成反射部５０ｂ，５０ｅのこの表面（赤外線が入射して反射する面）にはそれぞれ、反射膜５０１が形成されている。

受光機構部４００ｂが設けられている長辺側の側壁５５には、光路形成反射部５０ｃが設けられている。受光機構部４００ａが設けられている長辺側の側壁５５には、光路形成反射部５０ｆが設けられている。光路形成反射部５０ｃと光路形成反射部５０ｆとは対向して配置されている。光路形成反射部５０ｃ及び光路形成反射部５０ｆはそれぞれ、長辺側の側壁５５に対して傾斜した表面の例えば直角三角柱形状を有している。光路形成反射部５０ｃ，５０ｆのこの表面（赤外線が入射して反射する面）にはそれぞれ、反射膜５０１が形成されている。

本実施例では、光路形成反射部５０ａ～５０ｆの表面は、直線状の平坦面を有しているが、集光効率の向上を図るために、凹面鏡のような曲線を有していてもよい。

光路形成反射部５０ａ、光路形成反射部５０ｂ及び光路形成反射部５０ｃは、発光機構部３００の発光側反射部５３と受光機構部４００ａの受光側反射部５４との間に光路Ｌ３を形成する。また、光路形成反射部５０ｄ、光路形成反射部５０ｅ及び光路形成反射部５０ｆは、発光機構部３００の発光側反射部５３と受光機構部４００ｂの受光側反射部５４との間に光路Ｌ４を形成する。受光機構部４００ａと受光機構部４００ｂとは、仮想中心線ＢＣに対して線対称に配置されている。光路形成反射部５０ａと光路形成反射部５０ｄとは、仮想中心線ＢＣに対して線対称に配置されている。光路形成反射部５０ｂと光路形成反射部５０ｅとは、仮想中心線ＢＣに対して線対称に配置されている。光路形成反射部５０ｃと光路形成反射部５０ｆとは、仮想中心線ＢＣに対して線対称に配置されている。このため、光路形成反射部５０ａ，５０ｂ，５０ｃが形成する光路Ｌ３の光路長と、光路形成反射部５０ｄ，５０ｅ，５０ｆが形成する光路Ｌ４の光路長とは等しくなる。

例えば、第一波長が検出対象の気体が吸収する赤外線の波長であり、第二波長が検出対象の気体が吸収しない波長であるとする。そうすると、第一波長を選択的に透過させる第一光学フィルタ７００ａを有する受光機構部４００ａは、検出対象の気体を検出する検出部としての機能を発揮できる。一方、第二波長を選択的に透過させる第二光学フィルタ７００ｂを有する受光機構部４００ｂは、参照信号の出力部として機能を発揮できる。これにより、ガスセンサ４は、参照信号を予め測定して記憶しておく必要がない。また、ガスセンサ４に経年劣化が生じても、受光機構部４００ａ，４００ｂ及び光路形成反射部５０ａ～５０ｆは、ほぼ同様に劣化する。このため、ガスセンサ４は、経年劣化が生じても検出精度の劣化を防止できる。さらに、本変形例によるガスセンサ４は、ガスセンサ１と同様の効果が得られる。

本発明は、上記実施形態によらず種々の変形が可能である。
上記実施形態によるガスセンサ１では、発光側内壁反射部７３は発光側赤外線吸収部７５上に形成された反射膜７３１を有し、受光側内壁反射部７４は、受光側赤外線吸収部７６上に形成された反射膜７４１を有しているが、本発明はこれに限られない。例えば、発光側内壁反射部７３は、発光側穴部７１の内壁表面に形成された反射膜を有し、受光側内壁反射部７４は、受光側穴部７２の内壁表面に形成された反射膜を有していてもよい。発光側穴部７１及び受光側穴部７２の内壁表面の少なくとも一部に反射膜が直接形成されていても、これらの反射膜がガスセンサ１の外部から入射する赤外線を反射できれば、赤外線を吸収したのと同じ効果が得られる。

ガスセンサを構成する各基板は、赤外線を透過しない材料で形成されていてもよい。この場合、中間基板を赤外線が通過するために、発光側穴部及び受光側穴部は貫通穴である必要がある。

上記実施形態における光路形成反射部５０は、鋸刃状のアレイ状を有しているが、これに限られない。光路形成反射部の配置位置や形状は、発光側から受光側に対象波長の赤外線を導くことができ、対象波長以外の赤外線が受光素子に入射しなければ、例えば１つのみ形成されているなど、適宜変更が可能である。

光学フィルタ膜７０ａ，７０ｂは、例えばいずれか一方のみに設けられていてもよい。この場合も、ガスセンサは、対象波長帯域の赤外線を選択できるので、検出対象の気体を検出できる。

上記実施形態では、発光側密閉空間７１０及び受光側密閉空間７２０は、所定の気体で満たされているが、真空であってもよい。

ガスセンサ１は、中間基板７の端部と、発光側穴部７１及び発光側レンズ７７の間の領域との間に、所定形状（例えば円筒状）のトレンチと、このトレンチに埋め込まれて例えば反射膜７３１と同じ材料又はシリコン酸化膜で形成された反射部とを有していてもよい。これにより、ガスセンサ１は、この反射部によって、中間基板７の端部から入射する外乱光がこの領域から進入するのを防止できる。これにより、ガスセンサ１は、ガス検知の精度の向上を図ることができる。

ガスセンサ１は、中間基板７の端部と、受光側穴部７２及び受光側レンズ７８の間の領域との間に、所定形状（例えば円筒状）のトレンチと、このトレンチに埋め込まれて例えば反射膜７３１と同じ材料又はシリコン酸化膜で形成された反射部とを有していてもよい。これにより、ガスセンサ１は、この反射部によって、中間基板７の端部から入射する外乱光がこの領域から進入するのを防止できる。これにより、ガスセンサ１は、ガス検知の精度の向上を図ることができる。

上記変形例１によるガスセンサ２は、側壁突出部５７及び対向突出部５８の両方を有しているが、本変形例はこれに限られない。例えば、ガスセンサ２は、側壁突出部５７及び対向突出部５８のいずれか一方のみを有していてもよい。

上記変形例２によるガスセンサ４は、受光機構部４００ａ及び受光機構部４００ｂが発光素子３１（すなわち仮想中心線ＢＣ）に対して線対称に配置され、光路形成反射部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ及び光路形成反射部５０ｄ，５０ｅ，５０ｆが発光素子３１（すなわち仮想中心線ＢＣ）に対して線対称に配置されているが、本発明はこれに限られない。受光機構部４００ａ及び受光機構部４００ｂと、光路形成反射部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ及び光路形成反射部５０ｄ，５０ｅ，５０ｆの少なくともいずれか一方が発光素子３１（すなわち仮想中心線ＢＣ）に対して線対称に配置されていなくてもよい。この場合、受光機構部４００ａ及び受光機構部４００ｂと光路形成反射部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ及び光路形成反射部５０ｄ，５０ｅ，５０ｆのうち、配置関係が非対称になることによって生じる赤外線の受光量のオフセット分を補正することにより、上記変形例２と同様の効果が得られる。

上記実施形態によるガスセンサは、発光素子３１を有しているが、発光素子３１に代えて熱源を有していてもよい。熱源も赤外線を発生しているため、熱源を有するガスセンサは、上記実施形態によるガスセンサ１，２，４と同様の効果が得られる。

上記実施形態では、通気口５２が最終段階でシリコンウエハー５ｗに形成されるが、本発明はこれに限られない。例えば、ガスセル基板５の製造工程において、最終的に通気口５２となる未貫通孔又は貫通孔を最初にシリコンウエハー５ｗに機械的に開けてもよい。未貫通孔は、例えば空間部５１を形成する工程において、未貫通部分がエッチングされることによって貫通孔となってもよい。

また、上記実施形態のように、最終段階でエッチングによって通気口５２を形成するのではなく、最終段階で機械的に通気口５２を形成してもよい。

また、シリコンウエハー５ｗをシリコンウエハー７ｗと貼り合わせてから、エッチング又は機械的に通気口５２を形成してもよい。

上記実施形態では、ベース基板３の製造に当たって、シリコンウエハー３ｗに導電ビア３５を形成した後に、裏面端子部３４などが形成されるようになっているが、本発明はこれに限られない。例えば、ベース基板３は、一部の構成をシリコンウエハー３ｗ単体の状態で形成し（前工程）、互いに接着されたガスセル基板５及び中間基板７のうちの中間基板７に貼り合わされた後に残部の構成をシリコンウエハー３ｗに形成する（後工程）ようになっていてもよい。この場合、ベース基板３ｗの製造過程の前工程では、実装面３７側への導体層３３の形成と、導体層３３の所定箇所への発光素子３１及び受光素子３２の実装が行われる。ベース基板３ｗの製造過程の後工程では、導電ビア３４、裏面端子部３４、裏面３８側の導体層３３及び保護層３９の形成がこの順に行われる。

実装面３７側の構成要素の形成をした後に導電ビア３５が形成される場合、導電ビア３５は、発光側穴部７１に露出するベース基板３の領域及び受光側穴部７２に露出するベース基板３の領域を除く領域に形成できる。これにより、導電ビア３５の形成時に、導電ビア３５となる貫通孔の洗浄工程で、導電ビア３５と直接接合されるベース基板３上のパッドが除去されてしまうのが防止される。導電ビア３５と直接接合されるパッドは、例えば貫通孔の直上に予め設けられており貫通孔内の導電膜３５１と接続されるパッドである。また、このパッドは、ベース基板３の形成工程における貫通孔のエッチングの際のストッパとして機能する。

上記実施形態では、導電ビア３５は、貫通孔の内壁に形成された絶縁膜（不図示）と、この絶縁膜上に形成された導電膜３５１と、導電膜３５１で囲まれる空間に埋め込まれた保護層３９とを有し、導電膜３５１を介して実装面３７と裏面３８とを電気的に接続する構成を有しているが、本発明は、これに限られない。例えば、導電ビア３５は、低抵抗シリコンで形成されたシリコンウエハー３ｗを用い、シリコンウエハー３ｗ自体を導電体として用いる構成を有していてもよい。この場合、導電ビア３５は、不図示の絶縁膜及び導電膜３５１ではなく、シリコンウエハー３ｗを貫通するパイプ状のトレンチと、このトレンチに充填された絶縁材とを有する。これにより、シリコンウエハー３ｗにおいて、トレンチの内側領域のシリコンと、トレンチの外側領域のシリコンとがトレンチ内の絶縁材によって電気的に絶縁される。このため、トレンチの内側領域のシリコン上に、実装面３７上の導体層３３の一部を形成することにより、トレンチの内側領域のシリコンと実装面３７上の導体層３３とを電気的に接続することができる。また、トレンチの内側領域のシリコンは、裏面３８側に露出する領域にバンプを形成することにより、この領域を裏面端子部３４として用いることができる。したがって、このような構成を有する導電ビア３５は、裏面端子部３４と実装面３７上の導体層３３とを電気的に接続することができる。また、このような構成を有する導電ビア３５は、上記実施形態と同様に、ベース基板３の製造過程において、シリコンウエハー３ｗに最初に形成される。

上記の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

１，２，４ ガスセンサ
３ ベース基板
３ｗ，５ｗ，７ｗ シリコンウエハー
５ ガスセル基板
６ 第一接着層
７ 中間基板
８ 第二接着層
９ 不織布
３１ 発光素子
３２，３２ａ，３２ｂ 受光素子
３３ 導体層
３４，３４ａ～３４ｈ 裏面端子部
３５，３５ａ～３５ｈ 導電ビア
３７ 実装面
３８ 裏面
３９ 保護層
５０，５０ａ～５０ｔ 光路形成反射部
５１ 空間部
５２ 通気口
５３ 発光側反射部
５４ 受光側反射部
５５ 側壁
５６ 対向壁
５７ 側壁突出部
５８ 対向突出部
７０ａ，７０ｂ 光学フィルタ膜
７１ 発光側穴部
７２ 受光側穴部
７３ 発光側内壁反射部
７４ 受光側内壁反射部
７５ 発光側赤外線吸収部
７６ 受光側赤外線吸収部
７７ 発光側レンズ
７８ 受光側レンズ
７９ 中間反射部
３００ 発光機構部
３３０，３４０，３５１，３５１ａ～３５１ｈ 導電膜
３５０，３５０ａ～３５０ｈ 貫通孔
３９０ 絶縁膜
４００，４００ａ，４００ｂ 受光機構部
５００，７９０ 薄膜
５０１，５７１，５８１，７３１，７３２，７４１ 反射膜
５３０，５４０ 凹部
５３１，５４１ 光路変更反射膜
５３２ 発光側傾斜領域
５４２ 受光側傾斜領域
５５１，５６１ 壁反射部
７００ 誘電体層
７００ａ 第一光学フィルタ
７００ｂ 第二光学フィルタ
７１０ 発光側密閉空間
７２０ 受光側密閉空間
７７１，７８１ レンズ周辺反射膜
ＢＣ 仮想中心線
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ 光路
ＲＰ レジストパターン

Claims (8)

1. 赤外線を発光する発光素子及び前記発光素子と同一面上に配置されて前記赤外線を受光する受光素子を有するベース基板と、
   検出対象のガスで満たされる空間部、外部から前記空間部に前記ガスを導入して該ガスを排出する通気口、前記発光素子から入射された赤外線を前記空間部側に反射する発光側反射部、及び前記空間部から入射された前記赤外線を前記受光素子側に反射する受光側反射部を有し、前記ベース基板に対向して配置されたガスセル基板と、
   前記発光素子を囲んで設けられ前記発光素子に対して前記ガスセル基板側が塞がれた非貫通孔の穴形状を有している発光側穴部、前記発光側穴部の内壁に設けられ前記発光素子から入射された赤外線を反射する発光側内壁反射部、前記受光素子を囲んで設けられ前記受光素子に対して前記ガスセル基板側が塞がれた非貫通孔の穴形状を有している受光側穴部、及び前記受光側穴部の内壁に設けられ前記受光側反射部から入射された赤外線を反射する受光側内壁反射部を有し、前記ベース基板と前記ガスセル基板との間に配置され、赤外線を透過する材料で形成された中間基板と
   を備え、
   前記ベース基板は、前記発光側穴部が塞がれた部分に対向する面上に前記発光素子から入射された赤外線を反射する反射部と、前記受光側穴部が塞がれた部分に対向する面上に前記受光側反射部から入射された赤外線を反射する反射部とを有していない、
   ガスセンサ。
2. 前記中間基板は、
   前記発光側穴部と前記発光側反射部との間に設けられた発光側レンズと、
   前記受光側穴部と前記受光側反射部との間に設けられた受光側レンズと
   を有する
   請求項１記載のガスセンサ。
3. 前記中間基板は、前記空間部に露出する露出部のうち前記発光側レンズ及び前記受光側レンズが配置された領域以外の領域に設けられ前記空間部を導光する赤外線を反射する中間反射部を有する
   請求項２記載のガスセンサ。
4. 前記中間基板は、前記発光側レンズの表面に形成された光学フィルタ膜及び前記受光側レンズの表面に形成された光学フィルタ膜の少なくとも一方を有する
   請求項２又は３記載のガスセンサ。
5. 前記ベース基板、前記中間基板及び前記ガスセル基板は、シリコン、ガリウムヒ素、ゲルマニウム及び石英の少なくとも１つを含む材料により形成されている
   請求項１から４までのいずれか一項に記載のガスセンサ。
6. 前記ガスセル基板は、前記空間部に配置されて前記発光側反射部で反射された赤外線を反射して前記受光側反射部に導く光路を形成する光路形成反射部を有する
   請求項１から５までのいずれか一項に記載のガスセンサ。
7. 前記発光側穴部の底部をなす前記中間基板の第１領域と接して前記発光側レンズが配置される
   請求項２から４までのいずれか一項に記載のガスセンサ。
8. 前記受光側穴部の底部をなす前記中間基板の第２領域と接して前記受光側レンズが配置される
   請求項２から４までのいずれか一項に記載のガスセンサ。

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