WO2019131127A1 - 湿度検知装置 - Google Patents

湿度検知装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2019131127A1
WO2019131127A1 PCT/JP2018/045658 JP2018045658W WO2019131127A1 WO 2019131127 A1 WO2019131127 A1 WO 2019131127A1 JP 2018045658 W JP2018045658 W JP 2018045658W WO 2019131127 A1 WO2019131127 A1 WO 2019131127A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
humidity detection
humidity
frame
region
electrode
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/045658
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
佐藤　清
亨 宮武
沙紀子 棚橋
俊宏 小林
尚信 大川
Original Assignee
アルプスアルパイン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アルプスアルパイン株式会社 filed Critical アルプスアルパイン株式会社
Publication of WO2019131127A1 publication Critical patent/WO2019131127A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance

Definitions

  • the present invention relates to a humidity detecting device, and more particularly to a humidity detecting device provided with two electrodes and a dielectric portion to be a moisture sensitive portion.
  • a humidity detection device there is known a configuration in which a humidity sensitive unit is provided between two electrodes, and the humidity is detected based on a change in capacitance or electric resistance.
  • a device that detects humidity by a change in electrostatic capacity capacitance humidity detection device
  • a reference capacity portion that is not affected by the humidity of the outside air and a humidity detection capacity portion that changes the capacity due to the humidity of the outside air have.
  • the reference volume portion is structured such that moisture does not infiltrate from the outside air, and constitutes a constant volume regardless of the humidity.
  • the humidity detection capacity portion has a structure in which moisture can infiltrate from the outside air, and the capacity is changed according to the humidity.
  • relative humidity is calculated based on the difference between the output voltage from the detection capacitor and the output voltage from the reference capacitor.
  • the humidity detecting device As described above, in the humidity detecting device, a portion necessary for detecting the humidity in the detecting capacitance portion is exposed to the outside air, and the other portion is often covered with the protective member.
  • Patent Document 1 discloses a humidity sensor that can more effectively suppress adhesion of a protective gel portion to a moisture sensitive film.
  • This humidity sensor includes a humidity detection unit, a pad unit covered by the protection gel unit, and a dam unit that suppresses the flow of the protection gel unit from the pad unit side to the humidity detection unit side.
  • Patent Document 2 discloses a humidity sensor package which is inexpensive and excellent in waterproof and dust resistance.
  • a humidity sensor for measuring a change in humidity a protective member having a hygroscopic port formed to project on the humidity sensor and exposing the moisture sensitive portion of the humidity sensor to the outside air, and the protective member are exposed.
  • a sealing resin covering the humidity sensor in a state.
  • the capacity of the reference portion which is a reference at the time of humidity detection, needs to be stable.
  • the penetration of moisture into the protective member may affect the volume of the reference portion.
  • the stress applied to the humidity detection part and the reference part becomes unbalanced due to the structural difference between the reference part and the humidity detection part and the difference in the sealing structure, and this causes characteristic drift such as capacitance drift, temperature characteristics, and hysteresis. May occur.
  • An object of the present invention is to provide a humidity detection device capable of stabilizing the volume of a reference portion and suppressing the fluctuation of detected humidity.
  • one mode of the present invention is a humidity detection device provided with a substrate, a reference part provided on the substrate, and a humidity detection part provided on the reference part. is there.
  • the humidity detection portion serves as a protective member that covers the top of the reference portion, and a separate There is no need to cover the reference with a protective material.
  • the structure in which the reference portion and the humidity detection portion are stacked suppresses structural imbalance and stabilizes the humidity detection characteristic.
  • the reference unit may be covered by the humidity detecting unit so as to suppress the infiltration of moisture from the outside into the reference unit.
  • the humidity detection unit serves as a protection member for the reference unit.
  • a lower electrode provided on a base material, a first dielectric portion provided on the lower electrode, an intermediate electrode provided on the first dielectric portion, and an intermediate electrode
  • a second dielectric portion provided on top of the second dielectric portion, and an upper electrode provided on the second dielectric portion, and the lower electrode, the first dielectric portion, and the middle electrode form a reference capacitance for the reference portion.
  • the upper portion, the second dielectric portion, and the intermediate electrode may constitute a humidity detection capacitance portion of the humidity detection portion.
  • the reference capacity portion and the humidity detection capacity portion are stacked on the base material, the reference capacity portion is disposed between the base material and the humidity detection capacity portion. It will be done. Therefore, the humidity detection capacitance portion serves as a protective member covering the top of the reference capacitance portion, and it is not necessary to cover the reference capacitance portion with a separate protective material.
  • the structure in which the reference capacity portion and the humidity detection capacity portion are stacked suppresses structural imbalance and stabilizes the humidity detection characteristic.
  • the upper electrode may be provided with a humidity sensing hole. This makes it easy for the moisture of the outside air to infiltrate from the humidity sensitive holes and reach the second dielectric portion between the upper electrode and the intermediate electrode.
  • At least the lower electrode, the first dielectric portion, and the intermediate electrode may be covered by a protective layer.
  • a protective layer can more effectively suppress the entry of moisture into the first dielectric portion.
  • the humidity detection device may further include a frame portion provided on the base material and surrounding the outside of the reference portion and the humidity detection portion. Thereby, the reference part and the humidity detection part can be accommodated inside the frame (within the frame).
  • the frame may be formed of silicon.
  • the frame can be configured by utilizing the processability and hardness of silicon.
  • the surface of the frame on the base material side has a first region halfway from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface and a second region on the outer peripheral surface side of the first region,
  • the second region may be provided with an adhesive for bonding the frame portion on the base material
  • the first region may be configured without an adhesive.
  • the surface on the base material side of the frame portion located in the first region is in direct contact with the exposed surface of the base material or a member (such as a lead wire) provided on the base material.
  • the adhesive can be prevented from being exposed to the inside of the frame portion, and the detection capacitance portion and the reference capacitance portion housed inside the frame portion (within the frame) are adhered to the frame portion.
  • the adhesive can be reliably separated.
  • the surface of the frame portion on the base material side may further include a third region on the outer peripheral surface side of the second region, and the adhesive may not be provided in the third region.
  • the adhesive is surrounded by the first region and the third region of the frame portion, so that it is possible to effectively suppress the infiltration of moisture from the outside air into the adhesive.
  • the humidity detection device may further include a sealing resin that surrounds the outside of the frame portion.
  • a humidity detection device capable of stabilizing the capacity of the reference portion and suppressing the fluctuation of the humidity detection characteristic.
  • (A) And (b) is a figure which illustrates the humidity detection apparatus concerning this embodiment. It is sectional drawing which illustrates the humidity detection apparatus concerning a reference example.
  • (A) And (b) is a sectional view explaining mold sealing.
  • (A) And (b) is sectional drawing which shows the example of the relief structure of lead-out wiring.
  • (A) And (b) is sectional drawing which shows the other example of the relief structure of lead-out wiring. It is a top view which shows an example of a planarization area
  • (A) And (b) is sectional drawing which shows the example of another frame part. It is sectional drawing which shows the example of the other structure of a humidity detection apparatus.
  • FIG. 1A and FIG. 1B illustrate the humidity detection device according to the present embodiment.
  • FIG. 1A shows a cross-sectional view of the humidity detection device 1
  • FIG. 1B shows a plan view of the humidity detection device 1.
  • the cross-sectional view shown in FIG. 1 (a) is an enlarged cross-sectional view of a portion A shown in FIG. 1 (b).
  • the humidity detection device 1 is a device that detects the humidity of the outside air as an electric signal, and is provided on a reference portion 20 provided on the base 50 and the reference portion 20. And a humidity detection unit 10 provided. The humidity detection device 1 detects the humidity based on the capacity difference between the humidity detection unit 10 and the reference unit 20.
  • silicon is used as the substrate 50.
  • the lower electrode 110, the first dielectric portion 210, the intermediate electrode 130, the second dielectric portion 220, and the upper electrode 120 are stacked in this order on the first insulating layer 55 of the base 50.
  • ruthenium (Ru) is used for the lower electrode 110, the intermediate electrode 130, and the upper electrode 120.
  • a polyimide resin or silicon oxide is used for the first dielectric portion 210 and the second dielectric portion 220.
  • the lower electrode 110 the first dielectric portion 210, the intermediate electrode 130, the first dielectric portion 210, and the upper electrode 120 thus stacked, reference is made by the lower electrode 110, the first dielectric portion 210, and the intermediate electrode 130.
  • a unit (reference capacity unit) 20 is configured.
  • the upper electrode 120, the second dielectric portion 220, and the intermediate electrode 130 constitute a humidity detection portion (humidity detection capacitance portion) 10. That is, among the three electrodes of the lower electrode 110 closer to the base 50 than the intermediate electrode 130 and the upper electrode 120 opposite to the base 50 with the intermediate electrode 130 as the common electrode, The two on the side of the material 50 constitute the reference unit 20, and the two on the side opposite to the substrate 50 constitute the humidity detection unit 10.
  • the upper electrode 120 is provided with a plurality of humidity sensing holes 121. External moisture reaches the second dielectric portion 220 through the moisture sensing holes 121.
  • the second dielectric portion 220 functions as a moisture sensitive portion, and the dielectric constant of the second dielectric portion 220 changes in accordance with the amount of water contained in the second dielectric portion 220. Thereby, the capacitance between the upper electrode 120 and the intermediate electrode 130 changes, and the humidity can be detected based on the changed capacitance.
  • the first dielectric portion 210 in the reference portion 20 does not function as a moisture sensitive portion. That is, since the dielectric constant of the first dielectric portion 210 hardly changes regardless of the external humidity, the capacitance between the lower electrode 110 and the intermediate electrode 130 is substantially constant. Therefore, relative humidity can be detected from the difference between the output voltage based on the capacitance in the reference unit 20 and the output voltage based on the capacitance in the humidity detection unit 10.
  • a frame 60 is provided around the laminated structure of the humidity detection unit 10 and the reference unit 20.
  • the frame portion 60 is formed in, for example, a frame shape by etching silicon, and is connected via an adhesive 65.
  • silicon By using silicon as the frame portion 60, the frame portion 60 can be configured using the processability and hardness of silicon.
  • the reference unit 20 is disposed between the substrate 50 and the humidity detection unit 10 because the reference unit 20 and the humidity detection unit 10 are stacked on the first major surface 50 a of the substrate 50. It will be done. That is, the humidity detection unit 10 covers the top of the reference unit 20, and the humidity detection unit 10 serves as a protective member that prevents moisture from entering the reference unit 20 from the outside. Therefore, even if the reference portion 20 is not covered with a separate protective material, the humidity detection portion 10 can suppress the entry of moisture from the outside into the first dielectric portion 210.
  • the first dielectric portion 210 at least a portion of the first dielectric portion 210, specifically, a portion of the side surface and the upper surface is more preferable in order to more reliably suppress the intrusion of moisture into the first dielectric portion 210.
  • a protective layer 70 made of a non-moisture permeable material such as silicon nitride (SiN).
  • SiN silicon nitride
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a humidity detection device according to a reference example.
  • the humidity detection unit 10 and the reference unit 20 are provided along the first major surface 50 a on the first insulating layer 55 provided on the first major surface 50 a of the substrate 50. Are arranged side by side.
  • the common electrode 310 is provided on the first insulating layer 55.
  • the dielectric portion 330 is juxtaposed along the first major surface 50 a on the common electrode 310.
  • a reference electrode 320 is provided on the dielectric portion 330 on one side, and a detection electrode 340 is provided on the dielectric portion 330 on the other side.
  • the reference portion 20 is configured by the common electrode 310, the dielectric portion 330 on one side, and the reference electrode 320, and the humidity detection portion 10 is configured by the common electrode 310, the dielectric portion 330 on the other side, and the detection electrode 340. .
  • the frame 60 is connected to the base 50 by an adhesive 65.
  • the frame 60 is placed over the reference 20. Thereby, the intrusion of moisture from the outside into the dielectric portion 330 of the reference portion 20 is suppressed.
  • the frame portion 60 can not be put on the humidity detection unit 10.
  • the humidity detection unit 10 is disposed in the opening 601 of the frame 60. Humidity infiltrates into the humidity detection unit 10 from the opening 601 of the frame 60, and the humidity can be detected.
  • the humidity detection unit 10 and the reference unit 20 are juxtaposed on the base material 50, and the frame unit 60 is covered on the reference unit 20, whereby moisture enters the reference unit 20. It is the composition which tries to block.
  • the adhesive 65 for attaching the frame portion 60 has higher hygroscopicity than the frame portion 60, the moisture absorbed by the adhesive 65 may reach the dielectric portion 330 of the reference portion 20.
  • polyimide is used as the adhesive 65 in consideration of heat resistance
  • moisture is absorbed from a slightly exposed portion of the side surface of the adhesive 65 due to its relatively high hygroscopicity, and the time course Moisture will reach the dielectric portion 330 of the reference portion 20.
  • the absorption and discharge of moisture causes the capacitance at the reference unit 20 to fluctuate, which causes the humidity detection accuracy to be unstable.
  • the humidity detection unit 10 and the reference unit 20 are juxtaposed, the frame unit 60 is covered only with the reference unit 20 via the adhesive 65, and the humidity detection unit 10 is In the open configuration, there is a structural imbalance. Therefore, stress from the frame 60 and the adhesive 65 is preferentially applied to the reference portion 20.
  • the magnitude of the applied stress is different in each device because the adhesion state of the frame 60 and the like differ from device to device. Since the capacitances of the humidity detection unit 10 and the reference unit 20 change due to stress, variations in the application of stress among the devices lead to changes in the capacitance, which causes variations in the humidity detection characteristics among the devices (drift of detection value, Cause temperature characteristics, hysteresis, etc.).
  • stress from the mold resin is also preferentially applied to the reference portion 20. This stress also causes the variation of the humidity detection characteristic.
  • the reference unit 20 is covered by the humidity detection unit 10.
  • most of the reference portion 20 can be covered with a low hygroscopic member, and the entry of moisture from the outside into the first dielectric portion 210 can be effectively suppressed.
  • the structure in which the humidity detection unit 10 and the reference unit 20 are stacked does not cover the frame unit 60 in any case, and structural imbalance is suppressed. Therefore, the stress received from the frame portion 60 and the adhesive 65 is less likely to be unbalanced in the detection unit 10 and the reference unit 20. In addition, even in the configuration in which the outside of the frame portion 60 is sealed with a mold resin, unbalance in stress received by the humidity detection unit 10 and the reference unit 20 does not easily occur. Therefore, the fluctuation of the humidity detection characteristic due to the unbalance is suppressed.
  • FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views for explaining mold sealing.
  • FIG. 3A shows a state in which the humidity detection device 1 is set in the mold 800
  • FIG. 3B shows a state after mold sealing.
  • the mold 800 is constituted by an upper mold 810 and a lower mold 820, and a cavity 850 is provided between the upper mold 810 and the lower mold 820 in a combined state.
  • the humidity detection device 1 according to the present embodiment is disposed in the cavity 850.
  • the plurality of humidity detection devices 1 are disposed on one substrate 500. That is, by dividing the substrate 500 after mold sealing, the humidity detection device 1 having a package structure in which the outside of the frame portion 60 is surrounded by the sealing resin (the molding resin 80 shown in FIG. 3B) is obtained.
  • the substrate 500 may be the base material 50.
  • the frame portion 60 of the humidity detection device 1 will hit the upper mold 810.
  • the mold resin is injected into the cavity 850, the mold resin does not enter the frame of the frame 60, and the outside of the frame 60 is sealed with the mold resin 80.
  • the frame portion 60 plays a role of a convex type, and the configuration of the upper mold 810 can be simplified.
  • the lead-out wiring 12 extending from the upper electrode 120 is disposed along the protective layer 70.
  • the lead wire 12 is embedded in the adhesive 65.
  • the lead wire 12 may be positively separated from the frame 60.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are cross-sectional views showing an example of the relief structure of the lead wire.
  • FIG. 4A is an overall view
  • FIG. 4B is an enlarged view of a portion of the lead wire 12.
  • a via hole 70 h is formed in the protective layer 70.
  • the first portion 12a is formed from the upper electrode 120 to the via hole 70h along the protective layer 70.
  • the portion 12 b is formed in the via hole 70 h
  • the third portion 12 c is formed between the protective layer 70 and the first insulating layer 55.
  • the frame portion 60 is attached onto the third portion 12c.
  • at least the protective layer 70 is interposed between the lead-out wiring 12 and the frame 60 at the position of the third portion 12 c, and the lead-out wiring 12 and the frame 60 are separated at the position overlapping the frame 60. be able to.
  • a structure may be employed in which the side surface of the adhesive 65 is prevented from being exposed by the shape of the surface of the frame 60 on the base 50 side.
  • the adhesive 65 is uniformly provided on the surface of the frame 60 on the side of the base material 50.
  • the side surface on the opening 601 side of the adhesive 65 is exposed.
  • the humidity detection unit 10 may detect moisture based on the released moisture.
  • the first region 60a up to the middle from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the surface on the base member 50 side of the frame 60, and the first region 60a.
  • the adhesive 65 is provided in the second region 60b and the adhesive 65 is not provided in the first region 60a, separately from the second region 60b on the outer peripheral surface side.
  • the first region 60 a is convex toward the base 50 side
  • the second region 60 b is concave toward the base 50 side.
  • An adhesive 65 is provided in the concave portion of the second region 60 b, and the frame 60 is fixed by the adhesive 65. Since the adhesive 65 is not provided on the convex portion of the first region 60 a, the adhesive 65 is not exposed to the opening 601 side of the frame 60. As a result, the humidity detection unit 10 and the reference unit 20 housed inside the frame 60 (inside the frame) can be reliably separated from the adhesive 65 for bonding the frame 60. Can effectively suppress the influence on the humidity detection by the moisture absorbed by the
  • FIG. 5A and 5 (b) are cross-sectional views showing another example of the relief structure of the lead-out wire.
  • the groove 70a is formed in a part of the protective layer 70, and the lead-out wiring 12 is formed along the groove 70a.
  • the groove 70 a is provided at a position facing at least the first region 60 a in the surface of the frame portion 60 on the base 50 side.
  • the second insulating layer 72 is provided on the protective layer 70 and planarized. That is, the second insulating layer 72 is provided on the groove 70 a in which the lead wire 12 is embedded in order to positively flatten at least the position facing the at least the first region 60 a of the frame portion 60. The surface is flattened.
  • the second insulating layer 72 is provided with a first via hole 72h1 and a second via hole 72h2.
  • the lead-out interconnection 12 is divided into a first portion 12a, a second portion 12b, a third portion 12c, a fourth portion 12d and a fifth portion 12e.
  • the first portion 12 a is formed from the upper electrode 120 to the first via hole 72 h 1 along the protective layer 70 and the second insulating layer 72.
  • the second portion 12b is formed in the first via hole 72h1.
  • the third portion 12c is provided in the groove 70a between the first via hole 72h1 and the second via hole 72h2.
  • the fourth portion 12d is formed in the second via hole 72h2.
  • the fifth portion 12 e is formed on the second insulating layer 72 from the second via hole 72 h 2.
  • the groove 70a is formed, and the third portion 12c is formed in the groove 70a.
  • the second insulating layer 72 is formed on the protective layer 70.
  • silicon nitride (SiN) is used for the second insulating layer 72.
  • the surface of the second insulating layer 72 is planarized by CMP (Chemical Mechanical Polishing) or the like.
  • the first via hole 72h1 and the second via hole 72h2 are formed in the second insulating layer 72, and the second portion 12b is embedded in the first via hole 72h1, and the fourth portion 12d is embedded in the second via hole 72h2. Thereafter, together with the formation of the upper electrode 120, the first portion 12a and the fifth portion 12e are formed.
  • the second insulating layer 72 facing at least the first region 60 a of the frame 60 is flattened, and the frame 60 can be stably fixed. Moreover, since the second insulating layer 72 intervenes between the first region 60 a of the frame 60 and the third portion 12 c of the lead wire 12, the lead wire 12 and the frame 60 can be It can also be separated.
  • FIG. 6 is a plan view showing an example of the flattening region.
  • An area D indicated by dots in FIG. 6 is an area to which the adhesive 65 is applied. Further, a hatched area H in FIG. 6 is an area to be flattened.
  • the area 65 where the second insulating layer 72 is planarized is coated with the adhesive 65 from the position inside the opening 601 of the frame 60 and outside the first via hole 72h1. At least halfway through the second region 60b.
  • FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views showing examples of other frame portions.
  • FIG. 7A is an overall view
  • FIG. 7B is an enlarged view of a connection portion of the frame 60.
  • the surface on the base material 50 side of the frame 60 shown in FIGS. 7A and 7B is the outer peripheral surface side of the first region 60a and the first region 60a from the inner peripheral surface to the middle toward the outer peripheral surface.
  • the first region 60 a is convex
  • the second region 60 b is concave
  • the third region 60 c is convex toward the substrate 50. That is, in the frame portion 60, the second region 60b which is concave is provided at the central portion of the surface on the base material 50 side.
  • An adhesive 65 is provided in the concave portion of the second region 60 b to connect the frame 60.
  • the adhesive 65 is surrounded by the first region 60a and the third region 60c which are convex on the surface of the frame portion 60 on the side of the base member 50. Infiltration of moisture can be more effectively suppressed.
  • FIG. 7 shows an example in which the surface of the frame portion 60 on the base material 50 side has the first region 60a, the second region 60b, and the third region 60c, it is further closer to the outer peripheral surface than the third region 60c.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of another structure of the humidity detection device.
  • the humidity detection device 1B shown in FIG. 8 is different from the humidity detection device 1 shown in FIG. 1 in that the frame 60 is not provided around the laminated structure of the humidity detection unit 10 and the reference unit 20.
  • the other configuration is the same as that of the humidity detection device 1.
  • the humidity detection unit 10 covers the reference unit 20 if the humidity detection unit 10 and the reference unit 20 are stacked on the substrate 50. It serves as a protective member, and it is not necessary to cover the reference portion 20 with a separate protective material. Further, the laminated structure of the humidity detection unit 10 and the reference unit 20 can reduce the area in plan view as compared with the case where these are juxtaposed on the base material 50, and the apparatus can be miniaturized.
  • the penetration of moisture into the reference portion 20 is suppressed to stabilize the reference capacity. It is possible to improve the humidity detection accuracy.
  • the intermediate electrode 130 may be divided into upper and lower parts, and the upper intermediate electrode portion may be used as an electrode in the humidity detection unit 10 and the lower intermediate electrode portion may be used as an electrode in the reference unit 20.
  • the detection method in the humidity detection unit may be a method of measuring the capacity and detecting the humidity as described in the above embodiment, or a method of measuring resistance and detecting the humidity. It is also good.
  • ruthenium (Ru) as an electrode material was shown, you may use other electrically-conductive materials, such as aluminum and copper, for example.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

参照用容量部の容量を安定させて湿度検知特性の変動を抑制することができる湿度検知装置は、基材と、基材の上に設けられた参照部と、参照部の上に設けられた湿度検知部と、を備える湿度検知装置である。他の一態様としては、基材の上に設けられた下部電極と、下部電極の上に設けられた第１誘電体部と、第１誘電体部の上に設けられた中間電極と、中間電極の上に設けられた第２誘電体部と、第２誘電体部の上に設けられた上部電極と、をさらに備え、下部電極、第１誘電体部および中間電極によって参照部の参照用容量部が構成され、上部電極、第２誘電体部および中間電極によって湿度検知部の湿度検知用容量部が構成される。

Description

湿度検知装置
　本発明は湿度検知装置に関し、より詳しくは、２つの電極および感湿部となる誘電体部が設けられた湿度検知装置に関するものである。
　湿度検知装置として、２つの電極間に感湿部を設け、静電容量や電気抵抗の変化に基づき湿度を検知する構成が知られている。このうち静電容量の変化によって湿度を検知する装置（容量式の湿度検知装置）では、外気の湿度の影響を受けない参照用容量部と、外気の湿度によって容量が変化する湿度検知用容量部とを備えている。
　参照用容量部は外気から湿気が浸入しないような構造になっており、湿度にかかわらず一定の容量を構成している。一方、湿度検知用容量部は外気から湿気が浸入できる構造によっており、湿度に応じて容量が変化する構成となっている。容量式の湿度検知装置では、検知用容量部からの出力電圧と、参照用容量部からの出力電圧との差分に基づいて相対湿度が算出される。
　このように、湿度検知装置においては、検知用容量部における湿度検知に必要な部分は外気に曝されるようにしておき、それ以外の部分については保護部材で被覆する構成が多く採用される。
　特許文献１には、保護ゲル部が感湿膜に付着するのをより効果的に抑制することのできる湿度センサが開示される。この湿度センサでは、湿度検出部と、保護ゲル部に覆われるパッド部と、パッド部側から湿度検出部側への保護ゲル部の流動を抑制するダム部と、を備える。
　特許文献２には、安価で防水・防塵性に優れた湿度センサパッケージが開示される。この湿度センサパッケージでは、湿度変化を測定する湿度センサと、この湿度センサ上に突出形成され、湿度センサの感湿部を外気に露出させる吸湿口を有する保護部材と、この保護部材を露出させた状態で湿度センサを覆う封止樹脂とを備える。
特開２０１２－２５１９３３号公報 特開２０１１－１５１２２５号公報
　容量式の湿度検知装置において、湿度検知を行う際の基準となる参照部の容量は安定している必要がある。例えば、湿度検知に必要な部分以外を保護するための保護部材を設ける場合、保護部材への湿気の浸入によって参照部の容量に影響を与える場合がある。また、参照部と湿度検知部との構造上の相違や封止構造の違いによって湿度検知部と参照部とに加わる応力がアンバランスとなり、これによって容量のドリフトや温度特性、ヒステリシスなどの特性変動が生じることがある。
　本発明は、参照部の容量を安定させて検知湿度の変動を抑制することができる湿度検知装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の一態様は、基材と、基材の上に設けられた参照部と、参照部の上に設けられた湿度検知部と、を備えた湿度検知装置である。このような湿度検知装置によれば、基材の上に参照部と湿度検知部とが積層される構成のため、湿度検知部が参照部の上を覆う保護部材としての役目を果たし、別途の保護材料で参照部を被覆する必要がなくなる。しかも、参照部と湿度検知部とが積層される構造によって構造上のアンバランスが抑制され、湿度検知特性が安定化する。
　上記湿度検知装置において、参照部は、外部から参照部へ湿気が浸入することを抑制するように湿度検知部で覆われていてもよい。これにより、湿度検知部が参照部の保護部材としての役目を果たすことになる。
　上記湿度検知装置において、基材の上に設けられた下部電極と、下部電極の上に設けられた第１誘電体部と、第１誘電体部の上に設けられた中間電極と、中間電極の上に設けられた第２誘電体部と、第２誘電体部の上に設けられた上部電極と、をさらに備え、下部電極、第１誘電体部および中間電極によって参照部の参照用容量部が構成され、上部電極、第２誘電体部および中間電極によって湿度検知部の湿度検知用容量部が構成されていてもよい。
　このような構成によれば、基材の上に参照用容量部と湿度検知用容量部とが積層される構成のため、参照用容量部は基材と湿度検知用容量部との間に配置されることになる。したがって、湿度検知用容量部が参照用容量部の上を覆う保護部材としての役目を果たし、別途の保護材料で参照用容量部を被覆する必要がなくなる。しかも、参照用容量部と湿度検知用容量部とが積層される構造によって構造上のアンバランスが抑制され、湿度検知特性が安定化する。
　上記湿度検知装置において、上部電極には感湿孔が設けられていてもよい。これにより、外気の湿気が感湿孔から浸入して上部電極と中間電極との間の第２誘電体部まで到達しやすくなる。
　上記湿度検知装置において、少なくとも下部電極、第１誘電体部および中間電極は保護層によって覆われていてもよい。このような保護層によって、第１誘電体部への湿気の浸入をより効果的に抑制することができる。
　上記湿度検知装置において、基材の上に設けられ、参照部および湿度検知部の外側を囲むように設けられた枠部をさらに備えていてもよい。これにより、枠部の内側（枠内）に参照部および湿度検知部を収容することができる。
　上記湿度検知装置において、枠部はシリコンによって形成されていてもよい。これにより、シリコンの加工性および硬さを利用して枠部を構成することができる。
　上記湿度検知装置において、枠部の基材側の面は、内周面から外周面に向けた途中までの第１領域と、第１領域よりも外周面側の第２領域とを有し、第２領域には枠部を基材上に接着するための接着剤が設けられ、第１領域には接着剤が設けられていない構成でもよい。この場合には、第１領域に位置する枠部の基材側の面は、基材または基材に設けられた部材（引き出し配線など）の露出面に直接的に接した状態となる。これにより、接着剤が枠部の内側に露出しないようにすることができ、枠部の内側（枠内）に収容される検知用容量部および参照用容量部と、枠部を接着するための接着剤とを確実に分離することができる。
　上記湿度検知装置において、枠部の前記基材側の面は、第２領域よりも外周面側の第３領域をさらに有し、第３領域には接着剤が設けられていない構成でもよい。これにより、接着剤が枠部の第１領域と第３領域とで囲まれるため、外気から接着剤へ湿気が浸入することを効果的に抑制することができる。
　上記湿度検知装置において、枠部の外側を囲む封止樹脂をさらに備えていてもよい。これにより、枠部の内側（枠内）に参照用容量部および湿度検知用容量部を収容した状態で、枠部の外側を封止樹脂で囲んだパッケージ構造を構成することができる。
　本発明によれば、参照部の容量を安定させて湿度検知特性の変動を抑制することができる湿度検知装置を提供することが可能になる。
（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る湿度検知装置を例示する図である。 参考例に係る湿度検知装置を例示する断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、モールド封止について説明する断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、引き出し配線の逃げ構造の例を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、引き出し配線の逃げ構造の他の例を示す断面図である。 平坦化領域の一例を示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、他の枠部の例を示す断面図である。 湿度検知装置の他の構造の例を示す断面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
（湿度検知装置の構成）
　図１（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る湿度検知装置を例示する図である。
　図１（ａ）には湿度検知装置１の断面図が示され、図１（ｂ）には湿度検知装置１の平面図が示される。図１（ａ）に示す断面図は、図１（ｂ）に示すＡ部を拡大した断面図である。
　図１に示すように、本実施形態に係る湿度検知装置１は外気の湿度を電気信号として検知する装置であり、基材５０の上に設けられた参照部２０と、参照部２０の上に設けられた湿度検知部１０とを備える。湿度検知装置１は、湿度検知部１０と参照部２０との容量差に基づいて湿度を検知する。
　基材５０としては、例えばシリコンが用いられる。基材５０の第１主面５０ａ上には例えば酸化シリコンの第１絶縁層５５が形成されており、この第１絶縁層５５の上に湿度検知部１０および参照部２０が形成される。また、第１絶縁層５５の上には湿度検知部１０および参照部２０と引き出し配線１２を介して導通するパッド電極１５が設けられる。
　基材５０の第１絶縁層５５の上には、下部電極１１０、第１誘電体部２１０、中間電極１３０、第２誘電体部２２０および上部電極１２０がこの順に積層される。下部電極１１０、中間電極１３０および上部電極１２０には、例えばルテニウム（Ｒｕ）が用いられる。第１誘電体部２１０および第２誘電体部２２０には、例えばポリイミド系樹脂や酸化シリコンが用いられる。
　このように積層された下部電極１１０、第１誘電体部２１０、中間電極１３０、第１誘電体部２１０および上部電極１２０のうち、下部電極１１０、第１誘電体部２１０および中間電極１３０によって参照部（参照用容量部）２０が構成される。また、上部電極１２０、第２誘電体部２２０および中間電極１３０によって湿度検知部（湿度検知用容量部）１０が構成される。すなわち、中間電極１３０を共通電極として、中間電極１３０よりも基材５０側の下部電極１１０と、中間電極１３０よりも基材５０とは反対側の上部電極１２０との３つの電極のうち、基材５０側の２つで参照部２０を構成し、基材５０とは反対側の２つで湿度検知部１０を構成している。
　上部電極１２０には複数の感湿孔１２１が設けられている。この感湿孔１２１を通じて外部の湿気が第２誘電体部２２０まで到達する。第２誘電体部２２０は感湿部として機能し、第２誘電体部２２０に含まれる水分量に応じて第２誘電体部２２０の誘電率が変化する。これにより、上部電極１２０と中間電極１３０との間の静電容量が変化して、変化した静電容量に基づき湿度を検知することができる。
　一方、参照部２０における第１誘電体部２１０は感湿部として機能しない。すなわち、外部の湿度にかかわらず第１誘電体部２１０の誘電率はほとんど変化しないため、下部電極１１０と中間電極１３０との間の静電容量はほぼ一定となる。したがって、参照部２０での静電容量に基づく出力電圧と、湿度検知部１０での静電容量に基づく出力電圧との差分から相対湿度を検知することができる。
　湿度検知部１０および参照部２０の積層構造の周囲には枠部６０が設けられる。枠部６０は例えばシリコンをエッチングして枠型に形成したものであり、接着剤６５を介して接続される。枠部６０としてシリコンを用いることで、シリコンの加工性および硬さを利用して枠部６０を構成することができる。この枠部６０の開口６０１内に湿度検知部１０および参照部２０が配置されることで、開口６０１から外部の湿気が感湿孔１２１から第２誘電体部２２０に取り込まれる。
　本実施形態では、基材５０の第１主面５０ａ上に参照部２０と湿度検知部１０とが積層される構成のため、参照部２０が基材５０と湿度検知部１０との間に配置されることになる。すなわち、参照部２０の上を湿度検知部１０で覆う状態となり、外部から参照部２０へ湿気が浸入することを抑制する保護部材としての役目を湿度検知部１０が果たすようになる。このため、参照部２０を別途の保護材料で被覆しなくても、外部から第１誘電体部２１０への湿気の浸入を、湿度検知部１０によって抑制することができる。
　本実施形態では、第１誘電体部２１０への湿気の侵入の抑制をより確実に実現する観点から、第１誘電体部２１０の少なくとも一部、具体的には、側面および上面の一部が、窒化シリコン（ＳｉＮ）などの非透湿性材料からなる保護層７０によって覆われている。このように、湿度検知部１０と保護層７０とによって第１誘電体部２１０を完全に覆うことにより、湿度検知部１０に湿気が浸入しないようにすることができる。このような構成は、湿度検知部１０と第１誘電体部２１０とが共用する中間電極１３０の一部を覆うように保護層７０を設けることによって安定的に形成することができる。
　図２は、参考例に係る湿度検知装置を例示する断面図である。
　参考例に係る湿度検知装置２では、基材５０の第１主面５０ａ上に設けられた第１絶縁層５５の上に、第１主面５０ａに沿って湿度検知部１０と参照部２０とが並置された構成となっている。
　第１絶縁層５５の上には共通電極３１０が設けられる。この共通電極３１０の上に誘電体部３３０が第１主面５０ａに沿って並置される。一方側の誘電体部３３０の上には参照用電極３２０が設けられ、他方側の誘電体部３３０の上には検知用電極３４０が設けられる。この共通電極３１０、一方側の誘電体部３３０および参照用電極３２０によって参照部２０が構成され、共通電極３１０、他方側の誘電体部３３０および検知用電極３４０によって湿度検知部１０が構成される。
　基材５０上には枠部６０が接着剤６５によって接続される。枠部６０は参照部２０の上に被せられる。これにより、参照部２０の誘電体部３３０に外部から湿気が浸入することを抑制している。一方、枠部６０は湿度検知部１０の上には被せられない。湿度検知部１０は枠部６０の開口６０１内に配置される。湿度検知部１０には枠部６０の開口６０１から湿気が浸入して、湿度の検知を行うことができる。
　参考例に係る湿度検知装置２では、湿度検知部１０と参照部２０とを基材５０の上に並置し、参照部２０の上に枠部６０を被せることで参照部２０への湿気の浸入を阻止しようとする構成である。しかし、枠部６０を取り付ける接着剤６５は枠部６０よりも吸湿性が高いため、接着剤６５で吸収した湿気が参照部２０の誘電体部３３０まで到達してしまう可能性がある。特に、耐熱性を考慮して、接着剤６５としてポリイミドを用いた場合には、比較的吸湿性が高いため接着剤６５の側面の僅かな露出部分から湿気を吸収してしまい、時間経過によってその湿気が参照部２０の誘電体部３３０まで到達することになる。この湿気の吸排出によって参照部２０での静電容量が変動し、湿度検知精度の不安定化を招いている。
　また、参考例に係る湿度検知装置２のように、湿度検知部１０と参照部２０とが並置され、参照部２０にのみ枠部６０が接着剤６５を介して被せられ、湿度検知部１０は開放されている構成では、構造上のアンバランスが生じている。このため、参照部２０には枠部６０や接着剤６５からの応力が優先的に印加される。その印加される応力の大きさは、枠部６０の接着状態などが装置ごとに異なるため、各装置で異なっている。湿度検知部１０および参照部２０の静電容量は応力によって変化するため、この装置ごとの応力印加のばらつきは静電容量の変化をもたらし、装置ごとの湿度検知特性の変動（検出値のドリフト、温度特性、ヒステリシスなど）の原因になる。さらに、枠部６０の外側をモールド樹脂（封止樹脂）で覆う構成では、モールド樹脂からの応力も参照部２０に優先的に印加される。この応力も湿度検知特性の変動の原因になる。
　本実施形態では、湿度検知部１０と参照部２０とが積層される構成のため、参照部２０が湿度検知部１０によって覆われる状態となる。これにより、参照部２０のほとんどを吸湿性の低い部材で覆うことができ、外部から第１誘電体部２１０への湿気の浸入を効果的に抑制することができる。
　しかも、湿度検知部１０と参照部２０とが積層される構造によって、いずれにも枠部６０が被せられることがなく、構造上のアンバランスが抑制される。したがって、枠部６０や接着剤６５から受ける応力について、検知部１０および参照部２０でアンバランスが生じにくい。また、枠部６０の外側をモールド樹脂で封止する構成であっても、湿度検知部１０および参照部２０で受ける応力のアンバランスが生じにくい。したがって、このアンバランスに起因する湿度検知特性の変動が抑制される。
　図３（ａ）および（ｂ）は、モールド封止について説明する断面図である。
　図３（ａ）には金型８００に湿度検知装置１をセットした状態が示され、図３（ｂ）にはモールド封止後の状態が示される。
　図３（ａ）に示すように、金型８００は上型８１０と下型８２０とによって構成され、上型８１０と下型８２０とを合わせた状態で間にキャビティ８５０が設けられる。このキャビティ８５０内に本実施形態に係る湿度検知装置１が配置される。
　図３（ａ）に示す例では、１つの基板５００の上に複数の湿度検知装置１が配置される。すなわち、モールド封止を行った後に基板５００を分割することで、枠部６０の外側を封止樹脂（図３（ｂ）に示すモールド樹脂８０）で囲んだパッケージ構造の湿度検知装置１が得られる。なお、基板５００は基材５０であってもよい。
　上型８１０と下型８２０とを合わせた場合、湿度検知装置１の枠部６０が上型８１０に当たることになる。キャビティ８５０内にモールド樹脂を注入すると、枠部６０の枠内にはモールド樹脂は入らず、枠部６０の外側がモールド樹脂８０によって封止される。
　ここで、枠部６０が設けられていない場合には、枠部６０の位置に相当する上型８１０の位置に、凸型を設ける必要がある。このような凸型を上型８１０に設けると、金型８００の構造が複雑になり、コストアップに繋がる。本実施形態のように枠部６０が設けられていることで、枠部６０が凸型の役目を果たし、上型８１０の構成を簡素化できる。
（配線の逃げ構造）
　図１（ａ）および図３（ｂ）に示す湿度検知装置１において、上部電極１２０から延在する引き出し配線１２は保護層７０を上に沿って配置される。枠部６０を取り付ける際には接着剤６５の中に引き出し配線１２が埋め込まれる状態となっている。この引き出し配線１２を積極的に枠部６０から離間させる構成を採用してもよい。
　図４（ａ）および（ｂ）は、引き出し配線の逃げ構造の例を示す断面図である。図４（ａ）は全体図、図４（ｂ）は引き出し配線１２の部分の拡大図である。
　この構造では、保護層７０にビアホール７０ｈを形成している。そして、引き出し配線１２を第１部分１２ａ、第２部分１２ｂおよび第３部分１２ｃに分けた場合、第１部分１２ａを上部電極１２０から保護層７０の上に沿ってビアホール７０ｈまで形成し、第２部分１２ｂをビアホール７０ｈ内に形成し、第３部分１２ｃを保護層７０と第１絶縁層５５との間に形成している。そして、枠部６０を第３部分１２ｃの上に取り付ける。これにより、引き出し配線１２は第３部分１２ｃの位置において枠部６０との間に少なくとも保護層７０が介在することになり、枠部６０と重なる位置において引き出し配線１２と枠部６０とを離間させることができる。
（接着剤の露出防止構造）
　図４（ａ）および（ｂ）に示すように、枠部６０の基材５０側の面の形状によって接着剤６５の側面の露出を防止する構造を採用してもよい。
　例えば、図１（ａ）および図３（ｂ）に示すように、枠部６０の基材５０側の面には一様に接着剤６５が設けられている。この構造では、接着剤６５の開口６０１側の側面が露出することになる。開口６０１側に露出した接着剤６５の側面から接着剤６５内に湿気が吸収されると、時間経過によって吸収された湿気が開口６０１側に排出され、この湿気を湿度検知部１０で検知してしまう可能性がある。また、モールド樹脂８０に含まれる水分が接着剤６５を通過して枠部６０の内部に放出され、この放出された水分に基づく湿気を湿度検知部１０で検知してしまう可能性もある。
　そこで、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、枠部６０の基材５０側の面を、内周面から外周面に向けた途中までの第１領域６０ａと、第１領域６０ａよりも外周面側の第２領域６０ｂとに分けて、第２領域６０ｂに接着剤６５を設け、第１領域６０ａには接着剤６５を設けないようにする。
　第１領域６０ａは基材５０側に向いて凸となっており、第２領域６０ｂは基材５０側に向いて凹となっている。この第２領域６０ｂの凹部分に接着剤６５が設けられ、この接着剤６５によって枠部６０が固定される。第１領域６０ａの凸部分には接着剤６５は設けられていないため、枠部６０の開口６０１側には接着剤６５は露出しない。これにより、枠部６０の内側（枠内）に収容される湿度検知部１０および参照部２０と、枠部６０を接着するための接着剤６５とを確実に分離することができ、接着剤６５に吸収された湿気による湿度検知への影響を効果的に抑制することができる。
　図５（ａ）および（ｂ）は、引き出し配線の逃げ構造の他の例を示す断面図である。
　図５（ａ）に示す構造では、保護層７０の一部に溝７０ａを形成し、この溝７０ａに沿って引き出し配線１２を形成している。溝７０ａは、枠部６０の基材５０側の面のうち少なくとも第１領域６０ａと対向する位置に設けられる。溝７０ａ内に設けられる引き出し配線１２の厚さを溝７０ａの深さと同じにすることで、第１領域６０ａが対向する面（溝７０ａに埋め込まれた引き出し配線１２の上面および溝７０ａ以外の保護層７０の上面）が平坦となる。したがって、第１領域６０ａが突き当たる面が平坦となって、枠部６０を安定して固定できるようになる。
　図５（ｂ）に示す構造では、保護層７０の上に第２絶縁層７２を設けて平坦化したものである。すなわち、枠部６０の少なくとも第１領域６０ａと対向する位置を積極的に平坦化するため、引き出し配線１２が埋め込まれた溝７０ａの上に第２絶縁層７２を設け、第２絶縁層７２の表面を平坦化している。
　第２絶縁層７２には、第１ビアホール７２ｈ１と、第２ビアホール７２ｈ２とが設けられる。引き出し配線１２は、第１部分１２ａ、第２部分１２ｂ、第３部分１２ｃ、第４部分１２ｄおよび第５部分１２ｅに分けられる。第１部分１２ａは、上部電極１２０から保護層７０および第２絶縁層７２の上に沿って第１ビアホール７２ｈ１まで形成される。第２部分１２ｂは第１ビアホール７２ｈ１内に形成される。第３部分１２ｃは第１ビアホール７２ｈ１と第２ビアホール７２ｈ２との間の溝７０ａ内に設けられる。第４部分１２ｄは第２ビアホール７２ｈ２内に形成される。第５部分１２ｅは第２ビアホール７２ｈ２から第２絶縁層７２の上に形成される。
　このような構造を形成する場合、保護層７０を形成した後、溝７０ａを形成して溝７０ａ内に第３部分１２ｃを形成する。その後、保護層７０の上に第２絶縁層７２を形成する。第２絶縁層７２には、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）が用いられる。次いで、第２絶縁層７２の表面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）などによって平坦化する。
　次に、第２絶縁層７２に第１ビアホール７２ｈ１および第２ビアホール７２ｈ２を形成して、第１ビアホール７２ｈ１内に第２部分１２ｂを埋め込み、第２ビアホール７２ｈ２内に第４部分１２ｄを埋め込む。その後、上部電極１２０の形成ととともに第１部分１２ａおよび第５部分１２ｅを形成する。
　これにより、枠部６０の少なくとも第１領域６０ａと対向する第２絶縁層７２が平坦化された状態となり、枠部６０を安定して固定できるようになる。しかも、枠部６０の第１領域６０ａと引き出し配線１２の第３部分１２ｃとの間には第２絶縁層７２が介在するため、枠部６０と重なる位置において引き出し配線１２と枠部６０とを離間させることもできる。
　図６は、平坦化領域の一例を示す平面図である。
　図６のドットで示す領域Ｄは接着剤６５が塗布される領域である。また、図６のハッチングで示す領域Ｈは平坦化される領域である。図５（ｂ）に示す構造において、第２絶縁層７２が平坦化される領域Ｈは、枠部６０の開口６０１よりも内側で第１ビアホール７２ｈ１よりも外側の位置から、接着剤６５が塗布される第２領域６０ｂの少なくとも途中までとなる。
　図７（ａ）および（ｂ）は、他の枠部の例を示す断面図である。図７（ａ）は全体図、図７（ｂ）は枠部６０の接続部分の拡大図である。
　図７（ａ）および（ｂ）に示す枠部６０の基材５０側の面は、内周面から外周面に向けた途中までの第１領域６０ａと、第１領域６０ａよりも外周面側の第２領域６０ｂと、第２領域６０ｂよりも外周面側の第３領域６０ｃとを有する。
　基材５０側に向いて、第１領域６０ａは凸型、第２領域６０ｂは凹型、第３領域６０ｃは凸型となる。すなわち、この枠部６０では、基材５０側の面の中央部分に凹型となる第２領域６０ｂが設けられる。この第２領域６０ｂの凹部分に接着剤６５が設けられ、枠部６０を接続している。
　このような枠部６０によれば、接着剤６５が枠部６０の基材５０側の面の凸型となる第１領域６０ａと第３領域６０ｃとで囲まれるため、外気から接着剤６５へ湿気が浸入することをより効果的に抑制することができる。
　なお、図７では、枠部６０の基材５０側の面が第１領域６０ａ、第２領域６０ｂおよび第３領域６０ｃを有する例を示したが、第３領域６０ｃよりも外周面側にさらに凹型となる領域があってもよい。また、第３領域６０ｃの外周面側の凹型となる領域のさらなる外周面側に凸型となる領域があってもよい。すなわち、枠部６０の基材５０側の面に凹型となる領域が２列以上あってもよい。
（湿度検知装置の他の構造）
　図８は、湿度検知装置の他の構造の例を示す断面図である。
　図８に示す湿度検知装置１Ｂは、湿度検知部１０および参照部２０の積層構造の周囲に枠部６０が設けられていない点で図１に示す湿度検知装置１と相違する。これ以外は湿度検知装置１の構成と同様である。
　枠部６０が設けられていない構成であっても、基材５０の上において湿度検知部１０と参照部２０とが積層される構成であれば、湿度検知部１０が参照部２０の上を覆う保護部材としての役目を果たし、参照部２０を別途の保護材料で被覆する必要がなくなる。また、湿度検知部１０および参照部２０の積層構造により、これらを基材５０上に並置する場合に比べて平面視面積を小さくすることができ、装置の小型化を図ることができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、参照部２０の上を別途の保護材料で被覆しなくても参照部２０への湿気の浸入を抑制して参照用容量の安定化を図り、湿度検知精度を向上させることが可能となる。
　なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、中間電極１３０は上下に分割されており、上側の中間電極部分を湿度検知部１０での電極として用い、下側の中間電極部分を参照部２０での電極として用いてもよい。また、湿度検知部における検出方式は、上記の実施形態の説明のように容量を測定して湿度を検知する方式であってもよいし、抵抗化を測定して湿度を検知する方式であってもよい。電極材料としてルテニウム（Ｒｕ）を用いる例を示したが、例えばアルミニウムや銅といった他の導電材料を用いてもよい。
　また、前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施形態の構成例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
１，１Ｂ，２…湿度検知装置
１０…湿度検知部
１２…引き出し配線
１２ａ…第１部分
１２ｂ…第２部分
１２ｃ…第３部分
１２ｄ…第４部分
１２ｅ…第５部分
１５…パッド電極
２０…参照部
５０…基材
５０ａ…第１主面
５５…第１絶縁層
６０…枠部
６０ａ…第１領域
６０ｂ…第２領域
６０ｃ…第３領域
６５…接着剤
７０…保護層
７０ａ…溝
７０ｈ…ビアホール
７２…第２絶縁層
７２ｈ１…第１ビアホール
７２ｈ２…第２ビアホール
８０…モールド樹脂
１１０…下部電極
１２０…上部電極
１２１…感湿孔
１３０…中間電極
２１０…第１誘電体部
２２０…第２誘電体部
３１０…共通電極
３２０…参照用電極
３３０…誘電体部
３４０…検知用電極
５００…基板
６０１…開口
８００…金型
８１０…上型
８２０…下型
８５０…キャビティ
Ｄ…領域
Ｈ…領域

Claims (10)

  1. 　基材と、
    　前記基材の上に設けられた参照部と、
    　前記参照部の上に設けられた湿度検知部と、
    　を備えた湿度検知装置。
  2. 　前記参照部は、外部から前記参照部へ湿気が浸入することを抑制するように前記湿度検知部で覆われている、請求項１に記載の湿度検知装置。
  3. 　前記基材の上に設けられた下部電極と、
    　前記下部電極の上に設けられた第１誘電体部と、
    　前記第１誘電体部の上に設けられた中間電極と、
    　前記中間電極の上に設けられた第２誘電体部と、
    　前記第２誘電体部の上に設けられた上部電極と、
    　をさらに備え、
    　前記下部電極、前記第１誘電体部および前記中間電極によって前記参照部の参照用容量部が構成され、前記上部電極、前記第２誘電体部および前記中間電極によって前記湿度検知部の湿度検知用容量部が構成された、請求項１または請求項２に記載の湿度検知装置。
  4. 　前記上部電極には感湿孔が設けられた、請求項３に記載の湿度検知装置。
  5. 　少なくとも前記下部電極、前記第１誘電体部および前記中間電極は保護層によって覆われた、請求項３または請求項４に記載の湿度検知装置。
  6. 　前記基材の上に設けられ、前記参照部および前記湿度検知部の外側を囲むように設けられた枠部をさらに備えた、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の湿度検知装置。
  7. 　前記枠部はシリコンによって形成された、請求項６に記載の湿度検知装置。
  8. 　前記枠部の前記基材側の面は、内周面から外周面に向けた途中までの第１領域と、前記第１領域よりも前記外周面側の第２領域とを有し、
    　前記第２領域には前記枠部を前記基材上に接着するための接着剤が設けられ、前記第１領域には前記接着剤が設けられていない、請求項６または請求項７に記載の湿度検知装置。
  9. 　前記枠部の前記基材側の面は、前記第２領域よりも前記外周面側の第３領域をさらに有し、
    　前記第３領域には前記接着剤が設けられていない、請求項８記載の湿度検知装置。
  10. 　前記枠部の外側を囲む封止樹脂をさらに備えた、請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の湿度検知装置。
PCT/JP2018/045658 2017-12-28 2018-12-12 湿度検知装置 WO2019131127A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017254478A JP2021042956A (ja) 2017-12-28 2017-12-28 湿度検知装置
JP2017-254478 2017-12-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019131127A1 true WO2019131127A1 (ja) 2019-07-04

Family

ID=67067121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/045658 WO2019131127A1 (ja) 2017-12-28 2018-12-12 湿度検知装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2021042956A (ja)
TW (1) TWI666438B (ja)
WO (1) WO2019131127A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021092453A (ja) * 2019-12-11 2021-06-17 ミネベアミツミ株式会社 湿度センサ

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7200615B2 (ja) * 2018-11-16 2023-01-10 ミネベアミツミ株式会社 検出装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005241576A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Denso Corp 容量式湿度センサ
WO2006120862A1 (ja) * 2005-05-11 2006-11-16 Murata Manufacturing Co., Ltd. 赤外線センサおよびその製造方法
JP2011071182A (ja) * 2009-09-24 2011-04-07 Alps Electric Co Ltd 電子部品パッケージ及びその製造方法
JP2011080833A (ja) * 2009-10-06 2011-04-21 Alps Electric Co Ltd 湿度検出センサ
WO2015029904A1 (ja) * 2013-09-02 2015-03-05 アルプス電気株式会社 水分検出装置
JP2016176913A (ja) * 2015-03-19 2016-10-06 日立金属株式会社 透磁率センサ及び透磁率検出方法、誘電率センサ及び誘電率検出方法、ならびに、透磁率・誘電率センサ及び透磁率・誘電率検出方法
JP2017058364A (ja) * 2015-07-15 2017-03-23 英弘精機株式会社 分光放射計
US20170217765A1 (en) * 2015-06-24 2017-08-03 Infineon Technologies Ag System and Method for a MEMS Transducer

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200819739A (en) * 2006-10-27 2008-05-01 Mercury Microsystems Company Ltd Miniatured humidity sensor having a non-coplanar electrode and moisture entry/exit
CN104697661B (zh) * 2015-01-04 2017-05-10 东南大学 基于氧化石墨烯的三维集成电容式温湿度传感器及其制法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005241576A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Denso Corp 容量式湿度センサ
WO2006120862A1 (ja) * 2005-05-11 2006-11-16 Murata Manufacturing Co., Ltd. 赤外線センサおよびその製造方法
JP2011071182A (ja) * 2009-09-24 2011-04-07 Alps Electric Co Ltd 電子部品パッケージ及びその製造方法
JP2011080833A (ja) * 2009-10-06 2011-04-21 Alps Electric Co Ltd 湿度検出センサ
WO2015029904A1 (ja) * 2013-09-02 2015-03-05 アルプス電気株式会社 水分検出装置
JP2016176913A (ja) * 2015-03-19 2016-10-06 日立金属株式会社 透磁率センサ及び透磁率検出方法、誘電率センサ及び誘電率検出方法、ならびに、透磁率・誘電率センサ及び透磁率・誘電率検出方法
US20170217765A1 (en) * 2015-06-24 2017-08-03 Infineon Technologies Ag System and Method for a MEMS Transducer
JP2017058364A (ja) * 2015-07-15 2017-03-23 英弘精機株式会社 分光放射計

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021092453A (ja) * 2019-12-11 2021-06-17 ミネベアミツミ株式会社 湿度センサ

Also Published As

Publication number Publication date
TW201930871A (zh) 2019-08-01
TWI666438B (zh) 2019-07-21
JP2021042956A (ja) 2021-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4165360B2 (ja) 力学量センサ
JP5175974B2 (ja) 容量型湿度センサ及びその製造方法
US7430904B2 (en) Capacitive humidity sensor and method of manufacturing the same
TW201636805A (zh) 指紋感測裝置
KR100808962B1 (ko) 고체 촬상 장치
WO2019131127A1 (ja) 湿度検知装置
WO2012160806A1 (ja) 容量式湿度センサ
EP3206027B1 (en) Sensor chip comprising electrostatic discharge protection element
EP3239681B1 (en) Sensor device including a pressure sensor and a humidity sensor
JP2002243690A (ja) 容量式湿度センサおよびその製造方法
WO2015122486A1 (ja) 湿度センサ
JP4765848B2 (ja) 湿度センサ
JP2007139517A (ja) 圧力センサの製造方法並びに圧力センサ及び圧力センサの実装方法
JP2004279091A (ja) 圧力センサ
JP5089767B2 (ja) 圧力センサパッケージ
KR101649605B1 (ko) Cmos 습도 센서 및 그 제조 방법
JP4219876B2 (ja) 容量式湿度センサ及びその製造方法
US10067010B2 (en) Strain detector and manufacturing method thereof
US11422105B2 (en) Humidity sensor
WO2023032501A1 (ja) 圧力センサ素子及び圧力センサ
JP4650246B2 (ja) 湿度センサ
WO2019107282A1 (ja) 湿度検知装置
TW201839919A (zh) 氣體感測器封裝結構
CN112897452B (zh) 传感器芯片、传感器和电子设备
JP6051975B2 (ja) 圧力センサ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18896246

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18896246

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP