WO2019198670A1 - 電極構造 - Google Patents

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宇亨 池田
哲義 小野
裕樹 中土
雅文 三宅
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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Definitions

  • the present invention relates to an electrode structure.
  • Patent Document 2 the direction in which the memory card bends is not known unless it is actually molded once. In addition, the mold must be modified after confirming the direction in which the memory card bends. For this reason, Patent Document 2 leads to an increase in the development period and development cost.
  • An object of the present invention is to provide an electrode structure that can prevent the destruction of a semiconductor device without increasing the development period and development cost.
  • the electrode structure of one embodiment of the present invention is an electrode formed by resin molding a semiconductor device, the first resin mold portion formed on the surface of the semiconductor device and having a first thickness, A second resin mold portion formed on the back surface of the semiconductor device and having a second thickness larger than the first thickness; and a portion corresponding to an end portion of the semiconductor device in the first resin mold portion. And an exposed portion formed.
  • the electrode structure of one embodiment of the present invention is an electrode formed by resin molding a semiconductor device, the first resin mold portion formed on the surface of the semiconductor device and having a first thickness, A second resin mold portion formed on the back surface of the semiconductor device and having a second thickness larger than the first thickness; and a portion corresponding to an end portion of the semiconductor device in the first resin mold portion.
  • the exposed portion is formed by contacting the end portion of the semiconductor device with a part of a mold used when the semiconductor device is formed by resin molding. It is characterized by that.
  • an electrode structure capable of preventing a semiconductor device from being destroyed without increasing a development period or development cost.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of an ion-selective electrode in Example 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the ion selective electrode of Example 1 during resin filling.
  • 6 is a schematic diagram showing the structure of an ion selective electrode of Example 2.
  • FIG. 4 is a schematic diagram in the middle of resin filling of an ion selective electrode of Example 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the structure of an ion-selective electrode in Example 3.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of the ion-selective electrode of Example 3 during resin filling.
  • FIG. It is the schematic diagram in the middle of resin filling of the ion selective electrode of Example 1 in the structure which has distribution in the thickness of a semiconductor device.
  • 3 is a schematic diagram showing a resin flow shortest path in the middle of resin filling of the ion selective electrode of Example 1.
  • Electrolyte analyzers are devices that measure the concentration of various ions contained in specimens separated from blood and urine for the analysis of human health. There are various types of electrolyte analyzers, one of which is to indirectly measure the ion concentration using an ion selective electrode.
  • the ion selective electrode structurally has a flow path for flowing a specimen, and a part of the flow path is formed of an ion selective membrane that takes in only specific ions.
  • the ion selective membrane is electrically connected to the external terminal, and an electromotive force according to the amount of ions taken in by the ion selective membrane is transmitted to the external terminal.
  • An ion concentration is estimated by flowing the specimen through the electrode channel and measuring the potential change of the external terminal according to the ion concentration of potassium or sodium in the specimen.
  • the ion selective electrode is manufactured by the following method.
  • An electrode housing including the specimen flow path is injection-molded with a thermoplastic resin.
  • a part of the flow channel that is partially opened is molded or later opened by cutting or the like, and then an ion selective film is adhered to the opening to make a part of the flow path an ion selective film.
  • An analog terminal is inserted into a predetermined position of the electrode housing and electrically connected to the ion selective membrane.
  • the ion concentration measurement using the ion selective electrode is highly accurate, but when the electrode vibrates, the electromotive force changes slightly. This can be interpreted as the influence of the change in the analyte ion concentration distribution in the vicinity of the ion selective membrane due to vibration. If the vibration is significant, it becomes noise and inhibits the stability of the measurement, but if the vibration is below a certain level, the change in electromotive force is negligibly small. In order to examine the magnitude of the vibration, there is a method of mounting an acceleration sensor on the electrode and measuring and analyzing the vibration of the electrode.
  • an electrode housing provided with a space for storing a sensor or memory is injection-molded, an adhesive is applied to the space or the sensor or memory, and then the sensor or memory is inserted and fixed in the space.
  • the acceleration sensor moves (vibrates) integrally with the electrode to be sensed.
  • vibration is absorbed and correct acceleration cannot be obtained.
  • correct acceleration cannot be obtained even if the adhesive force is reduced due to vibration or deterioration with time.
  • An electrode housing provided with a space for storing the sensor and a through hole or notch connected thereto is injection molded. Also, a holding plate having a similar through hole (notch) is prepared.
  • a sensor is installed in the electrode housing space, the sensor is sandwiched between the holding plate and the housing, and tightened with a bolt and a nut having a head larger than the through hole.
  • the sensor does not vibrate integrally with the electrode, and correct acceleration cannot be obtained.
  • the space inside the electrode housing and the pressing plate need to be larger than the bolt and nut sensor, which is an obstacle to miniaturization.
  • the sensor and memory and the electrode housing can be integrated without gaps, and the electrodes can be miniaturized while maintaining the characteristics of the sensor and memory.
  • the sensor insert mold procedure is described below.
  • the sensor is placed in a mold having a space (cavity) in the form of an electrode housing.
  • a portion that should not be resin-molded, such as an external terminal of the sensor is isolated so that the resin cannot enter by providing a region for contacting the mold so as to go around a certain cross section of the sensor.
  • the molten resin is injected into the mold, and after the resin is deprived of heat by the mold and cooled and solidified, the mold is opened and the electrode housing is taken out. In this way, it is possible to obtain a small electrode housing on which the sensor is mounted without using an adhesive or a screw.
  • die so that a certain cross section of a sensor may make a round may be grasped with a metal mold
  • the problem here is the destruction of the sensor due to the pressure during injection of the molten resin.
  • a bending force having a clamp end as a fulcrum acts on the card due to a difference in the amount of resin existing on the front and back of the card during resin filling. If the bending force exceeds the allowable value, the card breaks.
  • a thickness difference is intentionally provided on the front and back of a semiconductor device such as a memory card, and a bending force is applied from the thick side regardless of variations in the thickness of the semiconductor device. Thereby, bending is suppressed by supporting the card
  • the electrode 100 is formed by resin molding of the semiconductor device 103, and is formed on the surface of the semiconductor device 103 and has a first thickness (t1).
  • An electrode structure having an exposed portion 105 formed at a portion corresponding to the end portion of the semiconductor device is obtained.
  • insert molding can be performed without destroying a semiconductor device such as a sensor or a memory.
  • a semiconductor device such as a sensor or a memory.
  • a small ion-selective electrode equipped with a semiconductor device such as a sensor or a memory can be provided.
  • the embodiment has the following forms.
  • Embodiment 1 A structure in which a flat semiconductor device 103 is molded with a resin 104, the thicknesses t1 and t2 of the front and back mold portions of the semiconductor device 103 are different, and the end portion of the semiconductor device 103 on the smaller thickness side is An electrode structure having an exposed portion 105 formed to be exposed.
  • Electrode structure characterized by having a distribution in the thicknesses t1 and t2 of the front and back mold parts of the semiconductor device 103, and an average thickness difference between t1 and t2 being 20% or more.
  • Resin gate 113 is disposed so that the shortest resin flow path to the side with the smaller average thickness and the shortest resin flow path to the larger side are equal or the side with the larger average thickness is shortened, and the average thickness difference is 10 % Electrode structure.
  • Embodiment 10 A structure in which a flat semiconductor device 103 is resin-molded, the average thickness of the front and back mold portions of the semiconductor device 103 is different, and the exposed portion 105 of the semiconductor device 103 on the smaller average thickness side has a softening temperature.
  • An electrode structure provided with a spacer 111 that is higher than a mold resin.
  • the structure of the ion selective electrode of Example 1 will be described with reference to FIG.
  • the ion selective electrode 100 has a sample channel 101 and an external terminal 102 electrically connected to the sample channel 101 through an ion selective membrane (not shown).
  • a flat semiconductor device 103 is molded with a resin 104.
  • the semiconductor device 103 is, for example, a sensor or a memory.
  • the thickness t1 of the front mold portion of the semiconductor device 103 is different from the thickness t2 of the back mold portion, and the end portion of the semiconductor device on the smaller thickness side is exposed at the exposed portion 105. Yes.
  • the ion-selective electrode 100 of Example 1 is an electrode formed by molding the semiconductor device 103 with the resin 104.
  • the electrode 100 is formed on the surface of the semiconductor device 103 and has a first resin mold portion having a first thickness (t1), and the second thickness formed on the back surface of the semiconductor device 103 and larger than the first thickness. And a second resin mold part having (t2).
  • the electrode 100 has an exposed portion 105 formed in a portion corresponding to the end portion of the semiconductor device 103 in the first resin mold portion.
  • the exposed portion 105 is formed such that the mold resin cannot enter by contacting the mold during resin molding.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the AA ′ cross section of FIG. 1 during filling of the molten resin during insert molding.
  • a difference is provided between the maximum thicknesses t1 and t2 on the front and back sides of the semiconductor device 103, and as shown in FIG. 2, filling of the resin on the t2 side where the maximum thickness is larger is promoted.
  • the speed of the resin front end portion in filling is proportional to the cube of the wall thickness. For this reason, the difference D of the resin filling region is generated, and the bending force F due to the resin pressure acts from the clamp end portion 109 as a fulcrum to the t1 side where the maximum thickness is large.
  • the end on the t1 side with the smallest maximum thickness is supported by the mold 106. For this reason, the displacement of the end portion of the semiconductor device 103, and hence the bending deformation of the semiconductor device 103 can be suppressed. Further, since both ends of the semiconductor device 103 are exposed, the temperature control efficiency of the semiconductor device 103 using a blower or the like (which generates heat during operation) is increased. As a result, the measurement accuracy of the ion-selective electrode 100 having a large potential measurement error with respect to temperature noise can be improved.
  • the ratio of the cross-sectional width Tw to the thickness Ts of the semiconductor device 103 is 2 or more and the thickness difference between the front and back surfaces is 20% or more, non-destructive insert molding is possible. This is because the ratio of the cross-sectional width Tw to the thickness Ts is large, and the deformation of the semiconductor device 103 is dominated by the bending in the thickness direction, and the sensitivity to the thickness of the speed of the resin tip during filling is high. The large size is considered to have a strong influence.
  • the distance te from the end of the semiconductor device 103 to the end of the exposed portion 105 is made smaller than the thickness ts of the semiconductor device 103 (thickness having a distribution in the thickness) ts. Otherwise, bending occurred on the end side of the semiconductor device 103 relative to the exposed portion 105.
  • the shortest resin flow path to the t1 side having the smallest maximum thickness (h1 + h2 in FIG. 6) and the shortest resin flow path to the t2 side (h1 ′ in FIG. 6) are equal or averaged.
  • the structure is such that the resin gate 113 is disposed so that the thicker side becomes shorter. As a result, the molten resin 108 was filled more quickly on the side where the average thickness was larger and the non-destructive insert mold was possible even when the maximum thickness difference was reduced to 10%.
  • the resin flow shortest path is the total of the line segments that reach the end points of the front and back resin mold portions of the semiconductor device 103 from the center point of the gate 113 through the mold cavity 107. Further, the resin flow shortest path is also referred to as the shortest path when the end point of the resin mold portion of the semiconductor device 103 is stretched with a thread from the gate 113 in the mold cavity 107.
  • the structure of the ion selective electrode of Example 2 is demonstrated.
  • the difference from the structure of the ion-selective electrode 100 of Example 1 is that a protrusion 110 is provided at the end, and the upper surface and part of the side surface of the protrusion 110 are exposed. Since the other structure is substantially the same as the structure of the ion selective electrode 100 of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the deformation of the semiconductor device 103 during filling with the molten resin can be further reduced. The reason will be described below.
  • the side surface portion is in contact with the mold 106 in addition to the upper surface portion of the protrusion 110, so that resistance is generated due to being caught (or by friction), resulting in further displacement. It is suppressed.
  • the structure of the ion selective electrode of Example 3 is demonstrated.
  • the difference from the structure of the ion-selective electrode 100 of Example 1 is that a spacer 111 having a softening temperature equal to or higher than that of the mold resin is provided at the end of the semiconductor device 103 on the side having the smallest maximum thickness. Since the other structure is substantially the same as the structure of the ion selective electrode 100 of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the bending force F due to the resin pressure acts from the clamp end portion toward the t1 side from the large maximum thickness t2 side.
  • the end on the t1 side with the smallest maximum thickness is supported by the mold 106 via the spacer 111 whose softening temperature is equal to or higher than the mold resin.
  • the displacement of the end portion of the semiconductor device 103 and hence the bending deformation of the semiconductor device 103 can be suppressed.
  • non-destructive insert molding was possible if the difference in thickness between the regions of the semiconductor device 103 where the spacers 111 did not exist was 20% or more. In the structure in which the thicknesses of the front and back surfaces of the semiconductor device 103 are distributed, non-destructive insert molding is possible if the difference in average thickness is 20% or more. In addition, the distance from the end of the semiconductor device 103 to the end of the spacer 111 is set to be smaller than the thickness ts of the semiconductor device 103 (the minimum thickness is the one having a distribution in thickness).
  • the resin gate is provided so that the shortest resin flow path to the t1 side with the smallest maximum wall thickness is equal to the shortest resin flow path to the large t2 side, or the side with the largest wall thickness is shorter.
  • the resin was filled more quickly on the side where the maximum thickness was larger, and a nondestructive insert mold was possible even when the maximum thickness difference was reduced to 10%.
  • the semiconductor device 103 is not exposed, and the semiconductor device 103 is not exposed by making the material of the spacer 111 a softening point higher than that of the mold resin.
  • the risk of damaging the semiconductor device 103 due to direct contact between the rod and the pointed object is reduced, and the ion-selective electrode 100 excellent in reliability can be obtained.
  • Examples of the material of the spacer 111 include resin and ceramics.
  • a convex portion or a concave portion 112 is provided on the surface of the spacer 111, and a concave portion or a convex portion corresponding to the convex portion or concave portion 112 is provided on the mold 106.
  • the movement in the direction perpendicular to the thickness of the spacer 111 can be constrained, and the misalignment of the spacer 111 at the time of filling the molten resin can be suppressed to improve the molding yield. Further, by forming the undercut 114 in the spacer 111, it is possible to prevent the spacer 111 from dropping off due to vibration or impact after the electrode housing is formed.
  • the present invention is not limited to ion-selective electrodes, and can be widely applied to semiconductor devices in which the semiconductor device 103 is insert-molded.

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Abstract

半導体デバイスを樹脂でモールドして形成された電極である。電極は、半導体デバイスの表面に形成され第１の厚さ（ｔ１）を有する第１の樹脂モールド部と、半導体デバイスの裏面に形成され第１の厚さよりも大きい第２の厚さ（ｔ２）を有する第２の樹脂モールド部と、第１の樹脂モールド部における半導体デバイスの端部に対応する部分に形成された露出部とを有する。

Description

電極構造
　本発明は、電極構造に関する。
　例えば、臨床検査用分析装置において、医療ミスの削減およびミス発生時の早期対応を目的として、個体識別コードや使用期間、使用状態等の情報の記録が求められている。そして、これらの情報を記録するためのメモリカード等の半導体デバイスを搭載した電極が提案されている（特許文献１参照）。
　その一方で分析装置の小型化が求められており、それに伴い、半導体デバイスを搭載した小型の電極が求められている。
　半導体デバイスを搭載した電極を小型化するための技術として、射出成形時に半導体デバイスをインサートモールドする方法が提案されている。インサートモールド法では、半導体デバイスと電極筐体を隙間なく一体化し半導体デバイスの特性を維持しつつ電極を小型化する。しかし、インサートモールド法では、溶融樹脂の圧力によりメモリカード等の半導体デバイスが曲がり破壊される恐れがある。
  この対策として、曲がる側を治具等で支えることで変形を抑制する方法が提案されている（特許文献２参照）。
国際公開ＷＯ２０１１／０３４１７０号公報 特開平１１－８７３８５号公報
　しかし、特許文献２では、一度実際に成形してみなければメモリカードが曲がる向きがわからない。また、メモリカードが曲がる向きを確認した後に金型を改造しなければならない。このため、特許文献２では、開発期間や開発コストの増大につながる。
　本発明の目的は、開発期間や開発コストを増大させないで半導体デバイスの破壊を防止することが可能な電極構造を提供することにある。
　本発明の一態様の電極構造は、半導体デバイスを樹脂モールドして形成された電極であって、前記半導体デバイスの表面に形成され、第１の厚さを有する第１の樹脂モールド部と、前記半導体デバイスの裏面に形成され、前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有する第２の樹脂モールド部と、前記第１の樹脂モールド部における前記半導体デバイスの端部に対応する部分に形成された露出部とを有することを特徴とする。
　本発明の一態様の電極構造は、半導体デバイスを樹脂モールドして形成された電極であって、前記半導体デバイスの表面に形成され、第１の厚さを有する第１の樹脂モールド部と、前記半導体デバイスの裏面に形成され、前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有する第２の樹脂モールド部と、前記第１の樹脂モールド部における前記半導体デバイスの端部に対応する部分に形成された露出部と有し、前記露出部は、前記半導体デバイスを前記樹脂モールドして形成する際に用いられる金型の一部に前記半導体デバイスの前記端部が接触することにより形成されることを特徴とする。
　本発明の一態様によれば、開発期間や開発コストを増大させないで半導体デバイスの破壊を防止することが可能な電極構造を提供することができる。
実施例１のイオン選択性の電極の構造を示す模式図である。 実施例１のイオン選択性の電極の樹脂充填途中の模式図である。 実施例２のイオン選択性の電極の構造を示す模式図である。 実施例２のイオン選択性の電極の樹脂充填途中の模式図である。 実施例３のイオン選択性の電極の構造を示す模式図である。 実施例３のイオン選択性の電極の樹脂充填途中の模式図である。 半導体デバイスの肉厚に分布を有する構造における実施例１のイオン選択性の電極の樹脂充填途中の模式図である。 実施例１のイオン選択性の電極の樹脂充填途中における樹脂流動最短経路を示す模式図である。
　電解質分析装置は人の健康状態の分析のため、血液や尿から分離した検体に含まれる各種イオンの濃度を測定する装置である。電解質分析装置の方式は種々あるが，そのひとつにイオン選択性電極を用いてイオン濃度を間接的に測定する方式がある。イオン選択性電極は構造的には検体を流す流路を有し、流路の一部が特定のイオンのみを取り込むイオン選択膜で形成されている。
　また、外部端子を有し、イオン選択膜が外部端子と電気的に接続されており、イオン選択膜が取り込んだイオンの量に応じた起電力が外部端子に伝わるしくみとなっている。検体を電極の流路に流し、検体のカリウムやナトリウム等のイオン濃度に応じた外部端子の電位変化を測定することによりイオン濃度を推定する。
　イオン選択性電極は、以下のような方法で製造される。
  検体流路を含む電極筐体を熱可塑性樹脂で射出成形する。このとき流路の一部を開口したものを成形するか、後から切削加工等により開口した後、開口部にイオン選択膜を接着して流路の一部をイオン選択膜とする。アナログ端子を電極筐体の所定の位置に挿入し、イオン選択膜と電気的に接続する。
　イオン選択性電極を用いたイオン濃度測定は高精度であるが、電極に振動が生じると、わずかではあるものの起電力が変化する。これは振動によるイオン選択膜近傍の検体イオン濃度分布の変化の影響と解釈できる。振動が著しいとノイズとなって測定の安定性を阻害するが、一定レベル以下の振動であれば起電力の変化は無視できるほど小さい。振動の大きさを調べるためには電極に加速度センサを搭載し、電極の振動を測定して分析する方法が挙げられる。
　イオン選択性電極にセンサやメモリを搭載する方法としては、接着剤を用いた接着やねじ留めが挙げられる。接着はセンサやメモリを格納するスペースを設けた電極筐体を射出成形し、接着剤を前記スペースもしくはセンサやメモリに塗布した後、センサやメモリをスペースに挿入して固定する。
　ここで、加速度センサはセンシング対象である電極と一体となって運動（振動）することが前提となっている。接着剤によっては振動を吸収してしまい、正しい加速度が得られない。また、振動や経時劣化により接着力が低下して剥離してしまった場合も正しい加速度が得られなくなる。
　他方、ねじ留めは以下のような手順となる。センサを格納するスペースとそれにつながる貫通孔または切欠きを設けた電極筐体を射出成形する。また同様な貫通孔（切欠き）を有する押さえ板を用意する。電極筐体内スペースにセンサを設置し、押さえ板と筐体でセンサを挟み込んで、貫通孔よりも大きい頭部を有するボルトおよびナットで締め付ける。ここで、押さえ板の剛性によってはセンサが電極と一体振動せず正しい加速度が得られない。また、電極筐体内スペースおよび押さえ板はボルト及びナットの分センサよりもサイズを大きくする必要があり小型化の障害となる。
　ここで、射出成形時にセンサやメモリをインサートモールドすることで、センサやメモリと電極筐体を隙間なく一体化し、センサやメモリの特性を維持しつつ電極を小型化できる。
　センサのインサートモールドの手順を以下に説明する。電極筐体の形の空間（キャビティ）を有する金型内にセンサを設置する。このとき、センサの外部端子等の樹脂モールドすべきでない部分は、センサの或る断面を一周するように金型を接触させる領域を設けることで樹脂が進入できないように隔絶する。
　この状態で溶融した樹脂を金型内に射出し、樹脂が金型に熱を奪われて冷却・固化した後、金型を開いて電極筐体を取り出す。このようにすると接着剤やねじを用いずに、センサを搭載した小型の電極筐体を得ることができる。なお、センサの或る断面を一周するように金型に接触させる部分を金型でつかむことからクランプ部分と呼ぶ。
　ここで問題となるのが溶融樹脂射出時の圧力によるセンサの破壊である。例えば、センサが扁平なカード型である場合は、樹脂充填途中においてカードの表裏に存在する樹脂量の違いにより、クランプ端部を支点とする曲げ力がカードに作用する。曲げ力が許容値を超えるとカードが折れてしまう。
　この対策として、曲がる側を治具等で支えることで変形を抑制する方法では、一度実際に成形してみなければ曲がる向きがわからない。また曲がる向きを確認した後に金型を改造しなければならないため、開発期間の長大化や開発コストの増大につながる。このため、あらかじめ曲がる向きを制御した上でセンサやメモリといった半導体デバイスを非破壊インサートモールドする技術が求められている。
　実施形態は、メモリカード等の半導体デバイスの表裏にあえて肉厚差を設け、半導体デバイスの厚さのばらつきによらず厚肉側から曲げ力が作用する構造とする。これにより、薄肉側のカード端部を金型で支持することで曲げを抑制する。
　この結果、図１に示すように、半導体デバイス１０３を樹脂モールドして形成された電極１００であって、前記半導体デバイス１０３の表面に形成され、第１の厚さ（ｔ１）を有する第１の樹脂モールド部と、前記半導体デバイス１０３の裏面に形成され、前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さ（ｔ２）を有する第２の樹脂モールド部と、前記第１の樹脂モールド部における前記半導体デバイスの端部に対応する部分に形成された露出部１０５と、を有する電極構造が得られる。
　実施形態によれば、センサやメモリ等の半導体デバイスを破壊することなくインサートモールドできる。その結果、例えば、センサやメモリ等の半導体デバイスを搭載した小型のイオン選択性電極を提供できる。
  具体的には、実施形態は、以下の形態を有する。
　（形態１）扁平な半導体デバイス１０３を樹脂１０４でモールドした構造であって、半導体デバイス１０３の表裏モールド部の肉厚ｔ１、ｔ２が異なり、かつ肉厚の小さい側の半導体デバイス１０３の端部が露出して形成された露出部１０５を有する電極構造。
　（形態２）露出部１０５は樹脂モールド時に金型１０６に接触することで溶融樹脂１０８が進入できずに形成される電極構造。
　（形態３）半導体デバイス１０３の断面幅ｔｗと厚さｔｓの比が２以上である電極構造。
　（形態４）半導体デバイス１０３の表裏モールド部の肉厚ｔ１およびｔ２の差が２０％以上である電極構造。
　（形態５）半導体デバイス１０３の表裏モールド部の肉厚ｔ１およびｔ２に分布を有し、ｔ１およびｔ２の平均肉厚差が２０％以上であることを特徴とする電極構造。
　（形態６）半導体デバイス１０３の端部から露出部１０５の端部の距離ｔｅが半導体デバイス１０３の厚さｔｓよりも小さいことを特徴とする電極構造。
　（形態７）平均肉厚の小さい側への樹脂流動最短経路と大きい側への樹脂流動最短経路が等しいか平均肉厚の大きい側が短くなるように樹脂ゲート１１３を儲け、平均肉厚差を１０％以上とした電極構造。
　（形態８）半導体デバイス１０３の端部に突起１１０を有し、突起１１０の上面および側面の一部が露出している電極構造。
　（形態９）突起１１０の端部と半導体デバイス端部との距離ｔｅ２が半導体デバイス１０３の厚さｔｓよりも小さい電極構造。
　（形態１０）扁平な半導体デバイス１０３を樹脂モールドした構造であって、半導体デバイス１０３の表裏モールド部の平均肉厚が異なり、平均肉厚の小さい側の半導体デバイス１０３の露出部１０５に軟化温度がモールド樹脂以上であるスペーサ１１１が設けられている電極構造。
　（形態１１）スペーサ１１１の表面に凸部または凹部１１２を有する電極構造。
　（形態１２）スペーサ１１１がアンダーカット１１４により電極１００からの脱落が防止されている電極構造。
　以下、図面を用いて、実施例について説明する。
　図１を参照して、実施例１のイオン選択性の電極の構造について説明する。
  イオン選択性の電極１００は、検体流路１０１および検体流路１０１とイオン選択膜（図示しない）を介して電気的に接続された外部端子１０２を有する。扁平な半導体デバイス１０３が樹脂１０４でモールドされている。ここで、半導体デバイス１０３は、例えば、センサやメモリである。
　このような構造の下、半導体デバイス１０３の表モールド部の肉厚ｔ１と、裏モールド部の肉厚ｔ２が異なり、かつ肉厚の小さい側の半導体デバイスの端部が露出部１０５において露出している。
　このように、実施例１のイオン選択性の電極１００は、半導体デバイス１０３を樹脂１０４でモールドして形成された電極である。電極１００は、半導体デバイス１０３の表面に形成され第１の厚さ（ｔ１）を有する第１の樹脂モールド部と、半導体デバイス１０３の裏面に形成され第１の厚さよりも大きい第２の厚さ（ｔ２）を有する第２の樹脂モールド部とを有する。電極１００は、第１の樹脂モールド部における半導体デバイス１０３の端部に対応する部分に形成された露出部１０５有する。
　ここで、露出部１０５は、樹脂モールド時に金型に接触することでモールド樹脂が進入できずに形成されたものである。本構造を採用することにより、半導体デバイス１０３を非破壊でインサートモールドしたイオン選択性の電極１００を得ることができる。
　その理由をインサートモールド時の溶融樹脂充填中における図１のＡＡ’断面の模式図である図２を用いて説明する。
  本構造は、半導体デバイス１０３の表裏の最大肉厚ｔ１およびｔ２に差を設けており、図２に示すように、最大肉厚の大きいｔ２側の方の樹脂充填が促進される。ここで、充填における樹脂先端部の速度は肉厚の３乗に比例する。このため樹脂充填領域の差Ｄが生じ樹脂圧力による曲げ力Ｆがクランプ端部１０９を支点として最大肉厚の大きいｔ２側からｔ１側に向かって作用する。
　本構造では最大肉厚の小さいｔ１側の端部を金型１０６で支持している。このため、半導体デバイス１０３の端部の変位ひいては半導体デバイス１０３の曲げ変形を抑制できる。また、半導体デバイス１０３の両端が露出していることで、ブロワーなどを用いた半導体デバイス１０３（動作時は発熱する）の温調効率が高まる。その結果、温度ノイズに対する電位測定誤差が大きいイオン選択性の電極１００の測定精度を向上させることができる。
　実験によれば、半導体デバイス１０３の断面幅Ｔｗと厚さＴｓの比が２以上で、その表裏の肉厚差が２０％以上であれば非破壊でのインサートモールドが可能であった。これは、断面幅Ｔｗと厚さＴｓの比が大きいことで、半導体デバイス１０３の変形が厚さ方向への曲がりが支配的となることと、充填における樹脂先端部の速度の肉厚に対する感度が大きいことが強く影響していると考えられる。
　図５に示すように、半導体デバイス１０３の肉厚に分布を有する構造では、平均肉厚の差が２０％以上であれば非破壊でのインサートモールドが可能であった。また、半導体デバイス１０３の端部から露出部１０５の端部の距離ｔｅを半導体デバイス１０３の厚さ（厚さに分布を有するものは最小厚さ）ｔｓよりも小さくした。こうしないと、露出部１０５よりも半導体デバイス１０３の端部側で曲がりが生じた。
　また、図６に示すように、最大肉厚の小さいｔ１側への樹脂流動最短経路（図６のｈ１＋ｈ２）と大きいｔ２側への樹脂流動最短経路（図６のｈ１’）が等しいか、平均肉厚の大きい側が短くなるように樹脂ゲート１１３を儲けた構造とする。これにより、より安定して平均肉厚が大きい側に早く溶融樹脂１０８が充填され、最大肉厚差を１０％まで小さくしても非破壊インサートモールドが可能であった。
　ここで、樹脂流動最短経路とはゲート１１３の中心点から金型キャビティ１０７内を通って半導体デバイス１０３の表裏樹脂モールド部の端点に到達するための線分の総和である。また、樹脂流動最短経路は、金型キャビティ１０７内でゲート１１３から半導体デバイス１０３の樹脂モールド部の端点を糸で張ったときの最短経路とも言う。
　図３Ａ、図３Ｂを参照して、実施例２のイオン選択性の電極の構造について説明する。
  実施例１のイオン選択性の電極１００の構造との相違は、端部に突起１１０を設け、突起１１０の上面および側面の一部が露出している点である。その他の構造は、実施例１のイオン選択性の電極１００の構造とほぼ同じなのでその説明は省略する。
　実施例２のイオン選択性の電極１００の構造を採用することにより、溶融樹脂充填時の半導体デバイス１０３の変形をより低減することができる。その理由を以下に説明する。
　図３Ｂに示すように、溶融樹脂充填時において金型クランプ部１０９の端部および金型１０６の支持部（露出部１０５）を支点とした最大肉厚が小さい側へのたわみが半導体デバイス１０３に生じる。このとき半導体デバイス１０３の端部に作用する力のうち半導体デバイス１０３の表裏に垂直な成分は金型１０６の支持で押し返されてキャンセルされるが、半導体デバイス１０３の表裏に水平な成分もわずかだが存在する。
　実施例２のイオン選択性の電極の構造においては、突起１１０の上面部に加え側面部が金型１０６に接触しているために引っかかって（あるいは摩擦で）抵抗が生じ、その結果変位がさらに抑制される。
　実験において、半導体デバイス１０３の端部から半導体デバイス１０３の厚さｔｓと等しいかそれより近い位置に突起１１０の端部を設ければ、突起１００による変形抑制効果があった。
　図４Ａ、図４Ｂを参照して、実施例３のイオン選択性の電極の構造について説明する。
  実施例１のイオン選択性の電極１００の構造との相違は、最大肉厚の小さい側の半導体デバイス１０３の端部に軟化温度がモールド樹脂以上であるスペーサ１１１を設けた点である。その他の構造は、実施例１のイオン選択性の電極１００の構造とほぼ同じなのでその説明は省略する。
　実施例３のイオン選択性の電極１００の構造を採用することにより、半導体デバイス１０３が露出しない、より信頼性に優れたイオン選択性の１００電極を得ることができる。その理由を以下に説明する。
　図４Ｂに示すように、溶融樹脂充填時において樹脂圧力による曲げ力Ｆがクランプ端部を支点として最大肉厚の大きいｔ２側からｔ１側に向かって作用する。しかし、実施例３のイオン選択性の電極の構造においては、最大肉厚の小さいｔ１側の端部を、軟化温度がモールド樹脂以上であるスペーサ１１１を介して金型１０６で支持しているため、半導体デバイス１０３の端部の変位ひいては半導体デバイス１０３の曲げ変形を抑制できる。
　実験によれば，半導体デバイス１０３の表裏のスペーサ１１１の存在しない領域の肉厚差が２０％以上であれば非破壊でのインサートモールドが可能であった。半導体デバイス１０３の表裏の肉厚に分布を有する構造では，平均肉厚の差が２０％以上であれば非破壊でのインサートモールドが可能であった。また、半導体デバイス１０３の端部からスペーサ１１１の端部の距離を半導体デバイス１０３の厚さ（厚さに分布を有するものは最小厚さ）ｔｓよりも小さくした。
　また、最大肉厚の小さいｔ１側への樹脂流動最短経路と大きいｔ２側への樹脂流動最短経路が等しいか、最大肉厚の大きい側が短くなるように樹脂ゲートを設けた構造とする。これにより、より安定して最大肉厚が大きい側に早く樹脂が充填され、最大肉厚差を１０％まで小さくしても非破壊インサートモールドが可能であった。
　これより、半導体デバイス１０３が露出せず、スペーサ１１１の材質をモールド樹脂よりも軟化点の高いものとすることで半導体デバイス１０３が露出しない構造となる。この結果、棒や先の尖ったものが直接接触することにより半導体デバイス１０３が破損するリスクが減じて信頼性の面で優れたイオン選択性の電極１００を得ることができる。
　スペーサ１１１の材質としては、例えば、樹脂やセラミクスが挙げられる。ここで、スペーサ１１１が溶融樹脂に流されて位置ずれを起こすことによる成形歩留まりの低下が問題となる。この対策として、図４Ａに示すように、スペーサ１１１の表面に凸部または凹部１１２を設け、それに合致する凹部または凸部を金型１０６に設ける。これにより、スペーサ１１１の厚さに垂直な方向への移動を拘束し、溶融樹脂充填時のスペーサ１１１の位置ずれを抑制して成形歩留まりを向上させることができる。また、スペーサ１１１にアンダーカット１１４を形成することで、電極筐体成形後に振動や衝撃等によりスペーサ１１１が脱落することを防止できる。
　なお、本発明はイオン選択性の電極に限定するものではなく、半導体デバイス１０３をインサートモールドした半導体装置に広く適用できる。
１００　電極
１０１　検体流路
１０２　外部端子
１０３　半導体デバイス
１０４　樹脂
１０５　露出部
１０６　金型
１０７　金型キャビティ
１０８　溶融樹脂
１０９　金型クランプ部
１１０　突起
１１１　スペーサ
１１２　スペーサの凹部
１１３　ゲート
１１４　アンダーカット

Claims (14)

  1. 　半導体デバイスを樹脂モールドして形成された電極であって、
    　前記半導体デバイスの表面に形成され、第１の厚さを有する第１の樹脂モールド部と、
    　前記半導体デバイスの裏面に形成され、前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有する第２の樹脂モールド部と、
    　前記第１の樹脂モールド部における前記半導体デバイスの端部に対応する部分に形成された露出部と、
    　を有することを特徴とする電極構造。
  2. 　前記半導体デバイスは、扁平な半導体センサ又は半導体メモリであることを特徴とする請求項１に記載の電極構造。
  3. 　前記半導体デバイスの断面幅と前記半導体デバイスの厚さの比が２以上であることを特徴とする請求項１に記載の電極構造。
  4. 　前記第１の樹脂モールド部の前記第１の厚さと前記第２の樹脂モールド部の前記第２の厚さの肉厚差が２０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の電極構造。
  5. 　前記第１の樹脂モールド部の前記第１の厚さと前記第２の樹脂モールド部の前記第２の厚さはそれぞれ肉厚に分布を有しており、平均肉厚差が２０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の電極構造。
  6. 　前記半導体デバイスの下部端面から前記露出部の下部端面までの距離は、前記半導体デバイスの厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電極構造。
  7. 　前記露出部において前記半導体デバイスの前記端部に形成された突起部を更に有することを特徴とする請求項１に記載の電極構造。
  8. 　前記突起部の上面及び側面の少なくも一部分が露出していることを特徴とする請求項７に記載の電極構造。
  9. 　前記突起部の下部端面と前記半導体デバイスの下部端面との距離が、前記半導体デバイスの厚さよりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の電極構造。
  10. 　前記露出部において前記半導体デバイスの前記端部に形成されたスペーサを更に有することを特徴とする請求項１に記載の電極構造。
  11. 　前記スペーサの表面に形成された凹部または凸部を更に有することを特徴とする請求項１０に記載の電極構造。
  12. 　前記スペーサに形成されたアンダーカット部を更に有することを特徴とする請求項１０に記載の電極構造。
  13. 　検体を流す流路と外部端子を更に有し、
    　前記流路に流された前記検体のイオン濃度に応じた前記外部端子の電位変化を測定することにより前記イオン濃度を推定することを特徴とする請求項１に記載の電極構造。
  14. 　半導体デバイスを樹脂モールドして形成された電極であって、
    　前記半導体デバイスの表面に形成され、第１の厚さを有する第１の樹脂モールド部と、
    　前記半導体デバイスの裏面に形成され、前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有する第２の樹脂モールド部と、
    　前記第１の樹脂モールド部における前記半導体デバイスの端部に対応する部分に形成された露出部と、有し、
    　前記露出部は、前記半導体デバイスを前記樹脂モールドして形成する際に用いられる金型の一部に前記半導体デバイスの前記端部が接触することにより形成されることを特徴とする電極構造。
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