(57)【要約】  本発明は、半導体素子の表面に金属薄膜からなる電気回路が形成される半導体センサであって、電気回路の一部として半導体素子の表面に互いに対向して配置され、互いに異なる電位が印加される２つの電気導線部と、２つの電気導線部に生じる電位差に基づいて、半導体素子の表面に結露が発生したか否かを判別する結露検知回路と、を備える。
2012017532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の表面に金属薄膜からなる電気回路が形成される半導体センサであって、
前記電気回路の一部として半導体素子の表面上において互いに対向して配置され、互いに異なる電位が印加される２つの電気導線部と、
前記２つの電気導線部に生じる電位差に基づいて、半導体素子の表面に結露が発生したか否かを判別する結露検知回路と、
を備えることを特徴とする半導体センサ。
【請求項２】
前記２つの電気導線部間の離間距離は、前記電気回路の有する任意の２つの電極部又は電気導線部の間の各距離のうち前記離間距離を除いたものの最小距離よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の半導体センサ。
【請求項３】
前記２つの電気導線部のうち高電位が印加される高電位電気導線部は、半導体素子の表面上において、該２つの電気導線部のうち低電位が印加される低電位電気導線部と、前記電気回路の有する電極部又は他の電気導線部と、の間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体センサ。
【請求項４】
半導体素子の表面上の前記２つの電気導線部の形状は、結露した水分を溜め易い形状であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の半導体センサ。
【請求項５】
前記２つの電気導線部のうちの一方の電気導線部に並列に接続される第１の抵抗と、
前記一方の電気導線部に接続されると共に前記第１の抵抗の一端に接続される第１の電極部と、
前記一方の電気導線部及び前記第１の抵抗の他端に一端が接続する第２の抵抗と、
前記２つの電気導線部のうちの他方の電気導線部に接続されると共に前記第２の抵抗の他端に接続される第２の電極部と、
前記第１の電極部と前記第２の電極部との間に定電流を流通させる定電流流通手段と、を備え、
前記結露検知回路は、前記定電流流通手段により前記第１の電極部と前記第２の電極部との間に定電流が流通される状況において前記第１の電極部と前記第２の電極部との電位差が通常の電位差よりも大きい場合に、半導体素子の表面に結露が生じたと判別することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の半導体センサ。
【請求項６】
前記２つの電気導線部のうちの一方の電気導線部に接続される第１の電極部と、
前記一方の電気導線部に一端が接続する抵抗と、
前記２つの電気導線部のうちの他方の電気導線部に接続されると共に前記抵抗の他端に接続される第２の電極部と、
前記第１の電極部と前記第２の電極部との間に定電圧を印加する定電圧印加手段と、を備え、
前記結露検知回路は、前記定電圧印加手段により前記第１の電極部と前記第２の電極部との間に定電圧が印加される状況において前記２つの電気導線部に生じる電位差が前記定電圧の近傍に達していない場合に、半導体素子の表面に結露が生じたと判別することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の半導体センサ。
【請求項７】
前記２つの電気導線部はそれぞれ、主にアルミニウムにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載の半導体センサ。
【請求項８】
前記２つの電気導線部は、半導体素子の表面に形成されるダイヤフラムの外周側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載の半導体センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体センサに係り、特に、半導体素子の表面に金属薄膜からなる電気回路が形成されている半導体センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のエンジン制御や気圧計などに用いられる半導体センサが知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。特許文献１記載の半導体センサは、半導体センサとしてダイヤフラム部を有する基板を備えており、導体とそのダイヤフラム部との電圧変化に基づいてそのダイヤフラム部の故障診断を行う。特許文献２記載の半導体センサは、半導体センサとして歪ゲージからなるブリッジ回路を備えており、ブリッジ回路と計測機器との間の配線の断線を検出する故障診断を行う。【０００３】
また、特許文献３記載の半導体センサは、半導体素子のワイヤボンディングパッドにワイヤを接続し、そのワイヤからワイヤボンディングパッドに電流が流れるか否かを検出して、半導体素子の寿命による故障発生を事前に検知する故障予知を行う。特許文献４記載の半導体センサは、半導体基板上に通常の素子よりも劣化進行の早い劣化予測素子を設けると共に、その劣化予測素子の劣化度合いを検出して、劣化故障の発生を予測する故障予知を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５０９４４号公報
【特許文献２】特開２００５−０３７３１８号公報
【特許文献３】特開２００８−００４７２８号公報
【特許文献４】特開平７−２１８５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、自動車のエンジン制御や気圧計などに用いられる半導体センサでは、半導体素子が筐体内に実装される。この筐体部内に湿気が浸入すると、温度変化に伴って半導体素子の表面に結露が生ずることがある。半導体素子の表面に結露が生ずると、電極部や電気導線部に電解腐食が発生して、電気的導通が絶たれる可能性がある。半導体素子で電気的導通が絶たれると、半導体素子は正常に駆動しなくなり、その結果、その半導体素子を修理・交換するまで半導体センサが正常に作動しなくなってしまう。従って、半導体素子の正常駆動を常に維持するためには、半導体素子が故障する前に、具体的には、半導体素子が結露に起因して正常に駆動する状態から駆動しない状態へ移行する前に、半導体素子の表面に発生した結露を検知することが必要である。しかしながら、従来の半導体センサ（例えば、特許文献１〜４の技術）では、半導体素子表面に発生した結露を検知することができない。【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、半導体素子の結露に起因する故障発生前に半導体素子表面に発生した結露を検知することが可能な半導体センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の半導体センサは、半導体素子の表面に金属薄膜からなる電気回路が形成される半導体センサであって、前記電気回路の一部として半導体素子の表面上において互いに対向して配置され、互いに異なる電位が印加される２つの電気導線部と、前記２つの電気導線部に生じる電位差に基づいて、半導体素子の表面に結露が発生したか否かを判別する結露検知回路と、を備える。【０００８】
上記した半導体センサにおいて、前記２つの電気導線部間の離間距離は、前記電気回路の有する任意の２つの電極部又は電気導線部の間の各距離のうち前記離間距離を除いたものの最小距離よりも小さいことが好ましい。【０００９】
また、上記した半導体センサにおいて、前記２つの電気導線部のうち高電位が印加される高電位電気導線部は、半導体素子の表面上において、該２つの電気導線部のうち低電位が印加される低電位電気導線部と、前記電気回路の有する電極部又は他の電気導線部と、の間に配置されていることが好ましい。【００１０】
また、上記した半導体センサにおいて、半導体素子の表面上の前記２つの電気導線部の形状は、結露した水分を溜め易い形状であることが好ましい。【００１１】
また、上記した半導体センサにおいて、前記２つの電気導線部のうちの一方の電気導線部に並列に接続される第１の抵抗と、前記一方の電気導線部に接続されると共に前記第１の抵抗の一端に接続される第１の電極部と、前記一方の電気導線部及び前記第１の抵抗の他端に一端が接続する第２の抵抗と、前記２つの電気導線部のうちの他方の電気導線部に接続されると共に前記第２の抵抗の他端に接続される第２の電極部と、前記第１の電極部と前記第２の電極部との間に定電流を流通させる定電流流通手段と、を備え、前記結露検知回路は、前記定電流流通手段により前記第１の電極部と前記第２の電極部との間に定電流が流通される状況において前記第１の電極部と前記第２の電極部との電位差が通常の電位差よりも大きい場合に、半導体素子の表面に結露が生じたと判別することが好ましい。【００１２】
また、上記した半導体センサにおいて、前記２つの電気導線部のうちの一方の電気導線部に接続される第１の電極部と、前記一方の電気導線部に一端が接続する抵抗と、前記２つの電気導線部のうちの他方の電気導線部に接続されると共に前記抵抗の他端に接続される第２の電極部と、前記第１の電極部と前記第２の電極部との間に定電圧を印加する定電圧印加手段と、を備え、前記結露検知回路は、前記定電圧印加手段により前記第１の電極部と前記第２の電極部との間に定電圧が印加される状況において前記２つの電気導線部に生じる電位差が前記定電圧の近傍に達していない場合に、半導体素子の表面に結露が生じたと判別することが好ましい。【００１３】
また、上記した半導体センサにおいて、前記２つの電気導線部はそれぞれ、主にアルミニウムにより構成されていることが好ましい。【００１４】
更に、上記した半導体センサにおいて、前記２つの電気導線部は、半導体素子の表面に形成されるダイヤフラムの外周側に配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体素子の結露に起因する故障発生前に半導体素子表面に発生した結露を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体センサの上面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る半導体センサにおける故障予知回路の回路構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る半導体センサにおいて故障予知回路が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る半導体センサの上面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る半導体センサにおいて故障予知回路が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図６】本発明の変形例に係る半導体センサの上面図である。
【図７】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の実施形態に係る半導体センサにおいて電気導線部の形状を示す部分上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態の半導体センサは、半導体素子の表面に金属薄膜からなる電気回路が形成される半導体センサであって、前記電気回路の一部として半導体素子の表面上において互いに対向して配置され、互いに異なる電位が印加される２つの電気導線部と、前記２つの電気導線部に生じる電位差に基づいて、半導体素子の表面に結露が発生したか否かを判別する結露検知回路と、を備える半導体センサである。
【００１８】
本実施の形態において、半導体素子の表面に形成される金属薄膜からなる電気回路は、その一部として、半導体素子の表面上において互いに対向して配置され、互いに異なる電位が印加される２つの電気導線部を有する。かかる構造においては、２つの電気導線部の間に温度変化に伴って生じた結露が進行すると、対向する２つの電気導線部の金属薄膜（例えば、アルミニウム）が高電位側から溶解し、電解腐食が発生して、高電位側の金属薄膜が切断されることにより、電気的導通が絶たれる。上記の構造において、電気導線部の電気的導通が保たれている場合は、２つの電気導線部間の電位差はほぼ一定であるが、電気導線部の電気的導通が絶たれると、その電気的導通が絶たれた瞬間で２つの電気導線部間の電位差に変化が生じ（電位差が上昇し）、その２つの電気導線部間の電位差が、電気的導通が保たれている場合と比べて異なるものとなる。そこで、本実施の形態において、半導体素子の表面に結露が発生したか否かは、それら２つの電気導線部に生じる電位差の変化に基づいて判別される。従って、本実施の形態によれば、半導体素子の結露に起因する故障発生前に半導体素子表面に発生した結露を検知することができる。
【００１９】
上記した半導体センサにおいて、前記２つの電気導線部間の離間距離は、前記電気回路の有する任意の２つの電極部又は電気導線部の間の各距離のうち前記離間距離を除いたものの最小距離よりも小さいことが好ましい。
【００２０】
この態様においては、半導体素子の表面に互いに対向して配置されかつ互いに異なる電位が印加される２つの電気導線部間の離間距離が、電気回路の有する任意の２つの電極部又は電気導線部の間の各距離のうちその離間距離を除いたものの最小距離よりも小さい。このため、半導体素子の表面に結露が生ずるときは、その結露に伴う水分が付着し易い部位すなわち結露による電解腐食が生じるタイミングが最も早い部位は、半導体素子上の電極部及び電気導線部のすべての組み合わせのうち、半導体素子の表面に互いに対向して配置されかつ互いに異なる電位が印加される２つの電気導線部であると考えられる。従って、半導体素子の表面に互いに対向して配置されかつ互いに異なる電位が印加される２つの電気導線部を有することにより、その２つの電気導線部に半導体素子上で最も早いタイミングで結露による電解腐食が生じるため、半導体素子の結露に起因する故障発生前に半導体素子表面に発生した結露を検知することができる。
【００２１】
また、上記した半導体センサにおいて、前記２つの電気導線部のうち高電位が印加される高電位電気導線部は、半導体素子の表面上において、該２つの電気導線部のうち低電位が印加される低電位電気導線部と、前記電気回路の有する電極部又は他の電気導線部と、の間に配置されていることが好ましい。
【００２２】
この態様においては、半導体素子の表面に互いに対向して配置されかつ互いに異なる電位が印加される２つの電気導線部のうち高電位電気導線部が、低電位電気導線部と電気回路の電極部又は他の電気導線部との間に配置される。一般的に、半導体素子の結露に起因する電解腐食は、高電位側で生じる。このため、低電位電気導線部の電位が高電位電気導線部以外の電極部又は電気導線部の電位よりも低い場合においても、高電位電気導線部と低電位電気導線部との間に結露した水分が付着する前に、その低電位電気導線部と高電位電気導線部以外の電極部又は電気導線部との間に結露した水分が溜まり難い。従って、半導体素子表面に発生した結露を検知する前に、電気回路の、半導体素子の表面に互いに対向して配置されかつ互いに異なる電位が印加される２つの電気導線部以外の電極部又は電気導線部で結露に起因する電解腐食が生ずるのを回避することができる。
【００２３】
また、上記した半導体センサにおいて、半導体素子の表面上の前記２つの電気導線部の形状は、結露した水分を溜め易い形状であることが好ましい。
【００２４】
この態様においては、半導体素子の表面に互いに対向して配置されかつ互いに異なる電位が印加される２つの電気導線部の形状が、結露した水分を溜め易い形状である。このため、半導体素子の結露に起因する故障発生前に半導体素子表面に発生した結露を検知することができ易くなる。
【００２５】
また、上記した半導体センサにおいて、前記２つの電気導線部のうちの一方の電気導線部に並列に接続される第１の抵抗と、前記一方の電気導線部に接続されると共に前記第１の抵抗の一端に接続される第１の電極部と、前記一方の電気導線部及び前記第１の抵抗の他端に一端が接続する第２の抵抗と、前記２つの電気導線部のうちの他方の電気導線部に接続されると共に前記第２の抵抗の他端に接続される第２の電極部と、前記第１の電極部と前記第２の電極部との間に定電流を流通させる定電流流通手段と、を備え、前記結露検知回路は、前記定電流流通手段により前記第１の電極部と前記第２の電極部との間に定電流が流通される状況において前記第１の電極部と前記第２の電極部との電位差が通常の電位差よりも大きい場合に、半導体素子の表面に結露が生じたと判別することが好ましい。
【００２６】
この態様においては、第１の電極部と第２の電極部との間に定電流が流通すると、一方の電気導線部の電気的導通が保たれている場合は、流通電流は主にその一方の電気導線部側を流れるので、第１の電極部と第２の電極部との電位差は比較的小さくなる。一方、一方の電気導線部の電気的導通が絶たれている場合は、流通電流は主に第１の抵抗側を流れるので、第１の電極部と第２の電極部との電位差は比較的大きくなる。従って、第１の電極部と第２の電極部との電位差が比較的大きい場合に、半導体素子の表面に結露が生じたと判別することとすれば、その結露の有無を精度よく検知することができ易くなる。
【００２７】
また、上記した半導体センサにおいて、前記２つの電気導線部のうちの一方の電気導線部に接続される第１の電極部と、前記一方の電気導線部に一端が接続する抵抗と、前記２つの電気導線部のうちの他方の電気導線部に接続されると共に前記抵抗の他端に接続される第２の電極部と、前記第１の電極部と前記第２の電極部との間に定電圧を印加する定電圧印加手段と、を備え、前記結露検知回路は、前記定電圧印加手段により前記第１の電極部と前記第２の電極部との間に定電圧が印加される状況において前記２つの電気導線部に生じる電位差が前記定電圧の近傍に達していない場合に、半導体素子の表面に結露が生じたと判別することが好ましい。
【００２８】
この態様においては、第１の電極部と第２の電極部との間に定電圧が印加されると、一方の電気導線部の電気的導通が保たれている場合は、２つの電気導線部の電位差はほぼ上記の定電圧となる。一方、一方の電気導線部の電気的導通が絶たれている場合は、２つの電気導線部の電位差は上記の定電圧に達しない。従って、２つの電気導線部の電位差が上記の定電圧よりも小さい場合に、半導体素子の表面に結露が生じたと判別することとすれば、その結露の有無を精度よく検知することができ易くなる。
【００２９】
また、上記した半導体センサにおいて、前記２つの電気導線部はそれぞれ、主にアルミニウムにより構成されていることが好ましい。
【００３０】
更に、上記した半導体センサにおいて、前記２つの電気導線部は、半導体素子の表面に形成されるダイヤフラムの外周側に配置されていることが好ましい。
【００３１】
以下、図面を用いて、本発明に係る半導体センサの具体的な実施の形態について説明する。
【実施形態１】
【００３２】
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体センサ１０の上面図を示す。
【００３３】
本実施形態の半導体センサ１０は、自動車のエンジン制御、排気浄化制御、又は気圧計などに用いられる圧力センサである。半導体センサ１０は、例えば、内燃機関から排出される排気ガスが流通する排気経路内の圧力を検出するために用いることができる。また、半導体センサ１０は、排気経路に設置されるフィルタの上流側と下流側との圧力差を検出するために用いることができる。更には、半導体センサ１０は、排気経路に設置されるフィルタの上流側と下流側との圧力差に基づいてそのフィルタに堆積するパティキュレート量を検出するパティキュレート量検出センサに用いることができる。
【００３４】
図１に示す如く、半導体センサ１０は、半導体素子としてのシリコン（Ｓｉ）基板１２を備えている。半導体センサ１０は、Ｓｉ基板１２に対する周知の半導体製造技術を施すことにより製造される。Ｓｉ基板１２は、四つの辺により区画された平面略矩形の板状部材である。Ｓｉ基板１２には、主裏面に凹状に空いた開口部１４（図１において破線で囲まれた部分）が形成されている。開口部１４は、Ｓｉ基板１２を異方性エッチングすることにより形成される。開口部１４は、４つのダイヤフラム側壁により囲まれる空間を構成している。
【００３５】
開口部１４の主表面側には、薄肉（薄板）のダイヤフラム１６が形成されている。開口部１４及びダイヤフラム１６は、Ｓｉ基板１２の表面のほぼ中央に配置されている。ダイヤフラム１６は、表裏の圧力差に応じた量だけ撓むことが可能な薄い部材である。ダイヤフラム１６の平面形状は、二組の互いに平行に向かい合う一対の辺により囲まれる略正方形である矩形形状である。ダイヤフラム１６は、Ｓｉ基板１２を異方性エッチングすることにより開口部１４が形成されることに伴って形成される。
【００３６】
Ｓｉ基板１２には、電気回路１８が形成されている。電気回路１８は、ボロン又はリン等から成る不純物層やアルミニウム等から成る金属薄膜層により構成される。電気回路１８の不純物層は、Ｓｉ基板１２内部に形成される。また、電気回路１８の金属薄膜層は、Ｓｉ基板１２の表面に形成される。
【００３７】
ダイヤフラム１６上には、そのダイヤフラム１６の撓みに応じた検出信号を出力する歪ゲージ２０，２２，２４，２６が配置されている。歪ゲージ２０，２２，２４，２６は、Ｓｉ基板１２の主表面に不純物のイオン注入や拡散を施すことにより形成される。各歪ゲージ２０，２２，２４，２６はそれぞれ、ダイヤフラム１６の配置部位における撓みに伴う基準からの抵抗値変化に応じた検出信号を出力するピエゾ抵抗である。
【００３８】
歪ゲージ２０，２２は、ダイヤフラム１６の表面全体の部位の中でダイヤフラム１６への被検出対象の圧力印加時にダイヤフラム１６が最も圧縮される部位である中心近傍（重心付近）に配置されるセンターゲージである。また、歪ゲージ２４，２６は、ダイヤフラム１６の表面全体の部位の中でダイヤフラム１６への被検出対象の圧力印加時にダイヤフラム１６が最も引っ張られる部位である開口部１４のダイヤフラム側壁に近い周辺部（特に、ダイヤフラム１６を構成する辺の中点近傍）に配置されるサイドゲージである。以下、適宜、歪ゲージ２０，２２をセンターゲージ２０，２２と、また、歪ゲージ２４，２６をサイドゲージ２４，２６と、それぞれ称す。センターゲージ２０，２２とサイドゲージ２４，２６とは、応力に対する抵抗値の変化の方向が逆となるように設けられている。
【００３９】
歪ゲージ２０，２２，２４，２６は、Ｓｉ基板１２の主表面に不純物のイオン注入や拡散を施すことにより形成される拡散リード２８を介して結線され、電気的に接続されている。歪ゲージ２０，２２，２４，２６は、拡散リード２８により互いに直列接続された閉回路であるホイートストンブリッジ回路を構成している。拡散リード２８は、Ｓｉ基板１２の全体の中で四隅に分かれるように４分割された広範な領域を有している。各拡散リード２８の領域は、ダイヤフラム１６の表面全体の部位の中で四隅を含んでおり、絶縁層であるシリコン酸化膜を介して画成されている。
【００４０】
Ｓｉ基板１２の主表面には、拡散リード２８に接続されるコンタクトホール３０及び電極３２が形成されている。コンタクトホール３０及び電極３２はそれぞれ、４つずつ設けられている。コンタクトホール３０及び電極３２は、歪ゲージ２０，２２，２４，２６と外部の検出装置とを電気的に接続して、上記のホイートストンブリッジ回路へ電圧を印加し或いはホイートストンブリッジ回路からの検出信号を出力するために設けられている。コンタクトホール３０及び電極３２は、Ｓｉ基板１２の主表面上の層間絶縁膜であるシリコン酸化膜上に、アルミニウムを用いた蒸着等により金属薄膜で形成される。
【００４１】
上記のホイートストンブリッジ回路において、２つの入力電極３２の間に直流定電圧Ｖが与えられていると、ダイヤフラム１６の撓みが歪ゲージ２０，２２，２４，２６の抵抗値の変化として現われ、２つの出力電極３２の間に被検出対象の圧力に応じたレベルの電圧検出信号が出力されることとなる。
【００４２】
上記した構造を有する半導体センサ１０は、Ｓｉ基板１２の主裏面にガラス台座等が陽極接合等により接合されている。Ｓｉ基板１２の主裏面側に形成される開口部１４内は、ガラス台座等への接合が行われていると、真空等の一定の圧力に保たれて封止されることで、以後、圧力基準室として扱うことができる。また、半導体センサ１０は、筐体内に実装される。
【００４３】
このような半導体センサ１０の構造においては、Ｓｉ基板１２の主表面側に被検出対象の圧力が印加されると、印加圧力に応じてダイヤフラム１６の撓みが発生する。この際には、ダイヤフラム１６の撓みにより各歪ゲージ２０，２２，２４，２６の抵抗値が変化して、各歪ゲージ２０，２２，２４，２６から印加圧力に応じた電圧検出信号が出力される。かかる電圧信号は、電極３２から外部の検出装置へ送られて信号処理される。これにより、外部の検出装置において被検出対象の圧力が検出される。
【００４４】
また、本実施形態の半導体センサ１０は、半導体素子としてのＳｉ基板１２の表面における結露の有無を判定するための故障予知回路（すなわち、結露検知回路）４０を備えている。故障予知回路４０は、結露による電解腐食に起因してＳｉ基板１２が故障する前にその故障を予知する回路であって、圧力検出のための回路と共に、Ｓｉ基板１２に形成される電気回路１８の一部を構成している。かかる故障予知回路４０によれば、Ｓｉ基板１２の表面に発生した結露を、圧力センサ部分の故障を生じさせる前に検知することが可能であり、これにより、結露に起因して圧力センサ部分の故障が生じてからＳｉ基板１２の交換・修理が行われるまでの間、被検出対象の圧力を正常に検知することができなくなるのを防止することが可能である。
【００４５】
故障予知回路４０は、電気回路１８の他の回路部位と同様のプロセスでＳｉ基板１２に形成される。故障予知回路４０は、２つの電気導線部４２，４４と、２つの固定抵抗部４６，４８と、２つの電極部５０，５２と、を有している。
【００４６】
電気導線部４２，４４はそれぞれ、Ｓｉ基板１２の表面上において、ほぼ中央に配置されたダイヤフラム１６の外周側に設けられている。電気導線部４２，４４はそれぞれ、Ｓｉ基板１２の表面上においてダイヤフラム１６の周囲を取り囲むように延在している。２つの電気導線部４２，４４は、Ｓｉ基板１２の表面上においてダイヤフラム１６のほぼ全周にわたって互いに対向して配置されている。
【００４７】
電気導線部４２，４４はそれぞれ、Ｓｉ基板１２の表面上においてコの字状に折り畳まれた状態で連続するようにすなわち矩形状に蛇行するように延びている。電気導線部４２，４４の、Ｓｉ基板１２の表面上での形状は、Ｓｉ基板１２表面に結露が生ずる際に結露した水分を溜め易い形状である。電気導線部４２と電気導線部４４との間の最小となる離間距離（すなわち両導線部４２，４４間の対向距離）は、電気回路１８の有するすべての電極部及び電気配線部から選んだ任意の２つの電極部又は電気配線部の間の各距離のうち、その電気導線部４２と電気導線部４４との間の最小となる離間距離を除いたものの最小距離よりも小さい。すなわち、電気導線部４２と電気導線部４４との間の最小となる離間距離は、電気回路１８の有するすべての電極部及び電気配線部から選んだ任意の２つの電極部又は電気配線部の間の各距離のうちで最小である。
【００４８】
電気導線部４２，４４は、Ｓｉ基板１２の表面上において電気回路１８の、故障予知回路４０以外の回路部品（例えば電極３２など）の外周側に配置されている。Ｓｉ基板１２の表面上において、電気導線部４２は内周側（ダイヤフラム１６側）に配置されており、かつ、電気導線部４４は外周側（Ｓｉ基板１２の外縁側）に配置されている。電気導線部４２，４４はそれぞれ、主に、半導体プロセスの薄膜形成で用いられる一般的な材料の中でイオン化傾向の最も大きいアルミニウムからなる金属薄膜で形成されている。
【００４９】
内周側の電気導線部４２には、第１の電極部５０が接続されている。また、外周側の電気導線部４４には、第２の電極部５２が接続されている。電極部５０，５２はそれぞれ、主にアルミニウムからなる金属薄膜で形成されている。第１の電極部５０には、高電位が印加されている。また、第２の電極部５２には、低電位が印加されている。このため、電気導線部４２には第１の電極部５０を介して高電位が印加されており、また、電気導線部４４には第２の電極部５２を介して低電位が印加されている。
【００５０】
第１の電極部５０に印加される電位は、第２の電極部５２に印加される電位よりも高く、更には、電気回路１８の他の回路部品に印加される電位よりも高い値に設定されている。以下、適宜、電気導線部４２を高電位電気導線部４２と、電気導線部４４を低電位電気導線部４４と、それぞれ称す。高電位電気導線部４２は、Ｓｉ基板１２の表面上において、低電位電気導線部４４と電気回路１８の故障予知回路４０以外の回路部品との間に低電位電気導線部４４寄りに配置されている。
【００５１】
電極部５０，５２はそれぞれ、Ｓｉ基板１２の表面上においてＳｉ基板１２の角部に配置されている。第１の電極部５０には、高電位電気導線部４２の一端が接続されている。高電位電気導線部４２は、第１の電極部５０からＳｉ基板１２の各辺を経由してその第１の電極部５０近傍まで低電位電気導線部４４に対向しつつ延びている。高電位電気導線部４２は、Ｓｉ基板１２の表面上において蛇行しながらＳｉ基板１２の各辺に対して平行になるように延びている。第１の電極部５０には、また、予め抵抗値が所定値に固定された第１の固定抵抗部４６の一端が接続されている。第１の固定抵抗部４６は、第１の電極部５０の近傍に設けられている。第１の固定抵抗部４６の他端は、高電位電気導線部４２の他端に接続されている。第１の固定抵抗部４６は、高電位電気導線部４２に並列に接続されている。
【００５２】
高電位電気導線部４２の一端と他端との間には、予め抵抗値が所定値に固定された第２の固定抵抗部４８の一端が接続されている。第２の固定抵抗部４８の一端は、高電位電気導線部４２と共に、第１の固定抵抗部４６の他端に接続されている。第２の固定抵抗部４８は、Ｓｉ基板１２の第１の固定抵抗部４６が設けられた辺と同じ辺上に設けられている。第２の固定抵抗部４８の他端は、低電位電気導線部４４の一端に接続されている。固定抵抗部４６，４８はそれぞれ、ボロン又はリン等から成る不純物層で形成されている。
【００５３】
低電位電気導線部４４の導線上には、第２の電極部５２が介在している。第２の電極部５２は、低電位電気導線部４４を介して第２の固定抵抗部４８の他端に接続されている。第２の電極部５２と第２の固定抵抗部４８とは、互いに近接して配置されており、同じＳｉ基板１２の辺上に設けられている。低電位電気導線部４４の、第２の電極部５２と第２の固定抵抗部４８とを結ぶ部位はＳｉ基板１２の一辺上に延びており、その部位の長さは比較的短い。
【００５４】
また、低電位電気導線部４４は、第２の電極部５２からＳｉ基板１２の三辺を経由して第１の電極部５０近傍まで高電位電気導線部４２に対向しつつ延びており、低電位電気導線部４４の他端は、第１の電極部５０近傍で閉じられている。低電位電気導線部４４の、第２の電極部５２と第１の電極部５０近傍とを結ぶ部位はＳｉ基板１２の三辺を通るように延びており、その部位の長さは比較的長い。
【００５５】
故障予知回路４０は、コントローラ６０を有している。コントローラ６０には、第１の電極部５０が電気的に接続されていると共に、第２の電極部５２が電気的に接続されている。コントローラ６０は、第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に高電位側の第１の電極部５０から低電位側の第２の電極部５２へ向けて一定の電流（定電流）を供給する。コントローラ６０は、第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に定電流を供給している状況においてその第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に生ずる電位差を検知することが可能であり、その検知電位差に基づいてＳｉ基板１２の表面における結露の有無を判定する。
【００５６】
以下、図２及び図３を参照して、故障予知回路４０による故障検知の手法について説明する。
【００５７】
図２は、本実施形態の半導体センサ１０における故障予知回路４０の回路構成図を示す。また、図３は、本実施形態の半導体センサ１０において故障予知回路４０のコントローラ６０が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。
【００５８】
図２に示す如く、故障予知回路４０は、第１の固定抵抗部４６と高電位電気導線部４２とが互いに並列に接続された並列回路を有していると共に、その第１の固定抵抗部４６と高電位電気導線部４２とが互いに並列に接続された並列回路と第２の固定抵抗部４８とが電極部５０，５２間で直列に接続された直列回路と、を有している。
【００５９】
コントローラ６０は、第１の電極部５０から第２の電極部５２へ向けて定電流を供給する（ステップ１００）。Ｓｉ基板１２の表面に結露が生じておらず、電気導線部４２，４４（具体的には、高電位導線部４２）に電解腐食に起因する断線が生じていない場合には、コントローラ６０から第１の電極部５０に入力した電流は、第１の固定抵抗部４６と高電位電気導線部４２との並列回路の中で第１の固定抵抗部４６でない側（すなわち高電位電気導線部４２）を流通する。この入力電流は、高電位電気導線部４２を流通した後、第２の固定抵抗部４８及び低電位電気導線部４４を介して第２の電極部５２へ向けて流れる。
【００６０】
一方、Ｓｉ基板１２の表面に結露が生じると、最終的に、電気回路１８の各種の電極部や電気導線部に電解腐食が発生することで、電気的導通が絶たれる。一般に、電位差が生じている２つの電極間に水分が付着した場合、電解腐食は、高電位側の電極で発生する。また、２つの電極間の距離が短いほど、より少ない量の水分で両電極が接するので、電解腐食が生じ易い。
【００６１】
上記の如く、電気導線部４２と電気導線部４４との間の最小となる離間距離は、電気回路１８の有するすべての電極部及び電気配線部から選んだ任意の２つの電極部又は電気配線部の間の各距離のうちで最小である。また、第１の電極部５０に印加される電位すなわち高電位電気導線部４２に印加される電位は、第２の電極部５２に印加される電位すなわち低電位電気導線部４４に印加される電位よりも高く、更には、電気回路１８の他の回路部品に印加される電位よりも高い値に設定されている。このため、Ｓｉ基板１２上では、電気回路１８の中で高電位電気導線部４２と低電位電気導線部４４との間で結露が生じ易く、高電位電気導線部４２が最も結露による電解腐食が生じ易い部位である。
【００６２】
Ｓｉ基板１２の表面に結露が生じ、高電位電気導線部４２に結露による電解腐食が生じて断線が生じた場合には、コントローラ６０から第１の電極部５０に入力した電流は、高電位電気導線部４２を流通することができないので、第１の固定抵抗部４６を流通する。この入力電流は、第１の固定抵抗部４６を流通した後、第２の固定抵抗部４８及び低電位電気導線部４４を介して第２の電極部５２へ向けて流れる。
【００６３】
このように、故障予知回路４０において、高電位導線部４２に結露による電解腐食に起因する断線が生じていない場合は、第１の電極部５０に入力した電流が高電位電気導線部４２を流通した後に第２の固定抵抗部４８を流通し第２の電極部５２へ向けて流れる。このため、この場合は、第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に、第１の電極部５０に入力した電流の電流値と第２の固定抵抗部４８の抵抗値とに応じた比較的小さな電位差が生じる。一方、高電位導線部４２に結露による電解腐食に起因する断線が生じていた場合は、第１の電極部５０に入力した電流が第１の固定抵抗部４６を流通した後に第２の固定抵抗部４８を流通し第２の電極部５２へ向けて流れる。このため、この場合は、第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に、第１の電極部５０に入力した電流の電流値と第１の固定抵抗部４６と第２の固定抵抗部４８との直列抵抗値とに応じた比較的大きな電位差が生じる。
【００６４】
例えば、第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に供給される定電流が１ｍＡであり、第１の固定抵抗部４６の抵抗値が１ｋΩであり、かつ、第２の固定抵抗部４８の抵抗値が４ｋΩであるとすると、高電位導線部４２に断線が生じていない場合は、第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に生じる電位差が４Ｖとなる。一方、高電位導線部４２に断線が生じている場合は、第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に生じる電位差が５Ｖとなる。上記のような電位差の変化により、Ｓｉ基板１２の表面に結露が生じているか否かを判断することが可能となる。
【００６５】
コントローラ６０は、第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に定電流を供給している状況においてその第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に生ずる電位差を検知する（ステップ１０２）。そして、コントローラ６０は、検知した第１の電極部５０と第２の電極部５２との間の電位差に基づいて高電位導線部４２の電気的導通が絶たれているか否かすなわちＳｉ基板１２の表面に結露が生じているか否かを判別する。
【００６６】
具体的には、コントローラ６０は、検知した第１の電極部５０と第２の電極部５２との間の電位差が、第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に供給される定電流の電流値と第２の固定抵抗部４８の抵抗値とから定まる通常の電位差（或いは、その通常の電位差よりも所定の閾値だけ大きい値）よりも大きいか否かを判別する（ステップ１０４）。或いは、コントローラ６０は、検知した第１の電極部５０と第２の電極部５２との間の電位差が、第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に供給される定電流の電流値と第１の固定抵抗部４６と第２の固定抵抗部４８との直列抵抗値とから定まる電位差（異常の電位差）の近傍に達しているか否かを判別する。
【００６７】
そして、コントローラ６０は、否定判定を行った場合、すなわち、検知した第１の電極部５０と第２の電極部５２との間の電位差が通常の電位差以下である場合又は検知した第１の電極部５０と第２の電極部５２との間の電位差が異常の電位差近傍に達していない場合は、高電位導線部４２の電気的導通が絶たれていないと判定し、Ｓｉ基板１２の表面に結露が生じていないと判定する（ステップ１０６）。一方、コントローラ６０は、肯定判定を行った場合、すなわち、検知した第１の電極部５０と第２の電極部５２との間の電位差が通常の電位差よりも大きい場合又は検知した第１の電極部５０と第２の電極部５２との間の電位差が異常の電位差近傍に達している場合は、高電位導線部４２の電気的導通が絶たれていると判定し、Ｓｉ基板１２の表面に結露が生じていると判定する（ステップ１０８）。
【００６８】
従って、故障予知回路４０においては、Ｓｉ基板１２の表面上において互いに異なる電位が印加される２つの電極部５０，５２間に定電流が供給される状況でその２つの電極部５０，５２間に生じる電位差すなわち電気導線部４２，４４間に生じる電位差に基づいて、電気導線部４２に発生する断線の有無を精度よく検知することができ、Ｓｉ基板１２の表面に発生する結露の有無を精度よく検知することができる。
【００６９】
上述の如く、電気導線部４２と電気導線部４４との間の最小となる離間距離は、電気回路１８の有するすべての電極部及び電気配線部から選んだ任意の２つの電極部又は電気配線部の間の各距離のうちで最小であるので、Ｓｉ基板１２上では、電気回路１８の中で高電位電気導線部４２と低電位電気導線部４４との間に結露に伴う水分が付着し易く、高電位電気導線部４２に最も結露による電解腐食が生じ易い。このため、Ｓｉ基板１２の表面上に結露が生じた際にＳｉ基板１２上の電気回路１８の中で電解腐食するタイミングが最も早い部位は、高電位電気導線部４２である。従って、故障予知回路４０においては、Ｓｉ基板１２（特に、被検出対象の圧力を検知する部位すなわち電気回路１８内の電気導線部４２，４４以外の電極又は電気導線部など）に結露に起因した故障が生じる前にＳｉ基板１２の表面に発生した結露を検知することができる。
【００７０】
また、本実施形態の故障予知回路４０において、上記の如く、電気導線部４２，４４は、Ｓｉ基板１２の表面上においてコの字状に折り畳まれた状態で連続するようにすなわち矩形状に蛇行するように延びており、電気導線部４２，４４の、Ｓｉ基板１２の表面上での形状は、Ｓｉ基板１２表面に結露が生ずる際にその結露した水分を溜め易い形状である。このため、Ｓｉ基板１２上では、電気回路１８の中で高電位電気導線部４２と低電位電気導線部４４との間に結露に伴う水分付着が促進され、高電位電気導線部４２の電解腐食が促進される。従って、故障予知回路４０は、Ｓｉ基板１２の表面への結露検知を精度よくかつ速やかに行うことができる。
【００７１】
また、本実施形態の故障予知回路４０において、上記の如く、高電位電気導線部４２及び低電位電気導線部４４はそれぞれ、主に、半導体プロセスの薄膜形成で用いられる一般的な材料の中でイオン化傾向の最も大きいアルミニウムからなる金属薄膜で形成されている。イオン化傾向が大きいほど、結露発生時に高電位電気導線部４２の電気腐食による断線までの時間が短くなる。従って、故障予知回路４０は、Ｓｉ基板１２の表面の結露検知を行ううえで感度を向上させることが可能である。
【００７２】
また、本実施形態の故障予知回路４０において、上記の如く、高電位電気導線部４２は、Ｓｉ基板１２の表面上において、低電位電気導線部４４と電気回路１８での故障予知回路４０以外の回路部品（電極部及び電気導線部など）との間に低電位電気導線部４４寄りに配置されている。一般に、電位差が生じている２つの電極間に水分が付着した場合、電解腐食は、高電位側の電極で発生する。このため、低電位電気導線部４４の電位が電気回路１８内の高電位電気導線部４２以外の電極部又は電気導線部の電位よりも低い場合においても、その低電位電気導線部４４と高電位電気導線部４２との間に結露した水分が付着する前に、その低電位電気導線部４４とその電気回路１８内の高電位電気導線部４２以外の電極部又は電気導線部との間に結露した水分が溜まり難い。従って、故障予知回路４０は、Ｓｉ基板１２の表面に発生した結露を検知する前に、電気回路１８内の電気導線部４２，４４以外の電極部又は電気導線部で結露に起因する電解腐食すなわち半導体センサ１０の故障が生ずるのを回避することができる。
【００７３】
このように、本実施形態の半導体センサ１０においては、Ｓｉ基板１２の表面に発生した結露を、圧力センサ部分の故障を生じさせる前に検知することが可能であり、これにより、結露に起因して圧力センサ部分の故障が生じてからＳｉ基板１２の交換・修理が行われるまでの間、被検出対象の圧力を正常に検知することができなくなるのを防止することが可能である。
【００７４】
尚、上記の第１実施形態においては、Ｓｉ基板１２が特許請求の範囲に記載した「半導体素子」に、高電位電気導線部４２及び低電位電気導線部４４が特許請求の範囲に記載した「２つの電気導線部」に、コントローラ６０が検知した第１の電極部５０と第２の電極部５２との間の電位差に基づいて高電位導線部４２の電気的導通が絶たれているか否かを判別してＳｉ基板１２の表面に結露が生じているか否かを判別することが特許請求の範囲に記載した「結露検知回路」に、第1の固定抵抗部４６が特許請求の範囲に記載した「第１の抵抗」に、第１の電極部５０が特許請求の範囲に記載した「第１の電極部」に、第２の固定抵抗部４８が特許請求の範囲に記載した「第２の抵抗」に、第２の電極部５２が特許請求の範囲に記載した「第２の電極部」に、コントローラ６０が第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に高電位側の第１の電極部５０から低電位側の第２の電極部５２へ向けて定電流を供給することが特許請求の範囲に記載した「定電流流通手段」に、それぞれ相当している。
【実施形態２】
【００７５】
図４は、本発明の第２実施形態に係る半導体センサ１００の上面図を示す。尚、図４において、上記図１に示す第１実施形態の構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。
【００７６】
本実施形態の半導体センサ１００は、上記した第１実施形態の半導体センサ１０と同様に、自動車のエンジン制御や排気浄化制御，気圧計などに用いられるセンサである。半導体センサ１００は、例えば、内燃機関から排出される排気ガスが流通する排気経路内の圧力を検出するために用いることができる。また、半導体センサ１００は、排気経路に設置されるフィルタの上流側と下流側との圧力差を検出するために用いることができる。更には、半導体センサ１００は、排気経路に設置されるフィルタの上流側と下流側との圧力差に基づいてそのフィルタに堆積するパティキュレート量を検出するパティキュレート量検出センサに用いることができる。
【００７７】
図４に示す如く、半導体センサ１００は、半導体素子としてのＳｉ基板１２の表面における結露の有無を判定するための故障予知回路（すなわち、結露検知回路）１０２を備えている。故障予知回路１０２は、上記した第１実施形態における電気回路１８の一部としての故障予知回路４０と同様の機能を有しており、本実施形態の半導体センサ１００は、故障予知回路４０に代えて故障予知回路１０２を用いることにより実現される。故障予知回路１０２は、電気回路１８の他の回路部位と同様のプロセスでＳｉ基板１２に形成される。故障予知回路１０２は、２つの電気導線部４２，４４と、１つの固定抵抗部１０４と、２つの電極部５０，５２と、を有している。第１実施形態の故障予知回路４０は、２つの電極部５０，５２間に定電流を供給する場合に用いられ、２つの固定抵抗部４６，４８を備える一方、第２実施形態の故障予知回路１０２は、２つの電極部５０，５２間に定電圧を印加する場合に用いられ、一つの固定抵抗部１０４を備える。
【００７８】
第１の電極部５０には、高電位電気導線部４２の一端が接続されている。高電位電気導線部４２の他端には、固定抵抗部１０４の一端が接続されている。固定抵抗部１０４は、Ｓｉ基板１２の第１の電極部５０と第２の電極部５２とを結ぶ辺と同じ辺上に設けられている。固定抵抗部１０４の他端は、低電位電気導線部４４の一端に接続されている。固定抵抗部１０４は、ボロン又はリン等から成る不純物層で形成されている。
【００７９】
低電位電気導線部４４の導線上には、第２の電極部５２が介在している。低電位電気導線部４４は、第２の電極部５２からＳｉ基板１２の三辺を経由して第１の電極部５０近傍まで高電位電気導線部４２に対向しつつ延びており、低電位電気導線部４４の他端は、第１の電極部５０近傍で閉じられている。低電位電気導線部４４の、第２の電極部５２と第１の電極部５０近傍とを結ぶ部位はＳｉ基板１２の三辺を通るように延びており、その部位の長さは比較的長い。
【００８０】
故障予知回路１０２は、コントローラ１１０を有している。コントローラ１１０には、第１の電極部５０が電気的に接続されていると共に、第２の電極部５２が電気的に接続されている。コントローラ１１０は、第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に一定の電位差（定電圧）を印加する。コントローラ１１０は、第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に定電圧を印加する状況においてその第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に実際に生ずる電位差を検知することが可能であり、その検知電位差に基づいてＳｉ基板１２の表面における結露の有無を判定する。
【００８１】
以下、図５を参照して、故障予知回路１０２による故障検知の手法について説明する。
【００８２】
図５は、本実施形態の半導体センサ１００において故障予知回路１０２のコントローラ１１０が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。
【００８３】
コントローラ１１０は、第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に定電圧を印加する（ステップ２００）。Ｓｉ基板１２の表面に結露が生じておらず、電気導線部４２，４４（具体的には、高電位導線部４２）に電解腐食に起因する断線が生じていない場合には、第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に、印加される定電圧とほぼ同じ電位差が生じる。一方、Ｓｉ基板１２の表面に結露が生じ、高電位電気導線部４２に結露による電解腐食が生じて断線が生じた場合には、第１の電極部５０からの電圧がゼロとなり或いはその第１の電極部５０からの電圧信号が消滅するため、第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に生じる電位差が、印加されるべき定電圧よりも小さくなりその定電圧に達しなくなる。
【００８４】
コントローラ１１０は、第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に定電圧を印加する状況においてその第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に実際に生ずる電位差を検知する（ステップ２０２）。そして、コントローラ１１０は、検知した第１の電極部５０と第２の電極部５２との間の電位差に基づいて高電位導線部４２の電気的導通が絶たれているか否かすなわちＳｉ基板１２の表面に結露が生じているか否かを判別する。
【００８５】
具体的には、コントローラ１１０は、検知した第１の電極部５０と第２の電極部５２との間の電位差が、通常印加される定電圧（或いは、その通常印加される定電圧の近傍に定められた閾値）に達しているか否かを判別する（ステップ２０４）。そして、コントローラ１１０は、否定判定を行った場合、すなわち、検知した第１の電極部５０と第２の電極部５２との間の電位差が通常の定電圧に達していない場合は、高電位導線部４２の電気的導通が絶たれていないと判定し、Ｓｉ基板１２の表面に結露が生じていないと判定する（ステップ２０６）。一方、コントローラ６０は、肯定判定を行った場合、すなわち、検知した第１の電極部５０と第２の電極部５２との間の電位差が通常の定電圧に達している場合は、高電位導線部４２の電気的導通が絶たれていると判定し、Ｓｉ基板１２の表面に結露が生じていると判定する（ステップ２０８）。
【００８６】
従って、故障予知回路１０２においては、Ｓｉ基板１２の表面上において互いに異なる電位が印加される２つの電極部５０，５２間に定電圧が印加される状況でその２つの電極部５０，５２間に実際に生じる電位差すなわち電気導線部４２，４４間に実際に生じる電位差に基づいて、電気導線部４２に発生する断線の有無を精度よく検知することができ、Ｓｉ基板１２の表面に発生する結露の有無を精度よく検知することができる。
【００８７】
上述の如く、電気導線部４２と電気導線部４４との間の最小となる離間距離は、電気回路１８の有するすべての電極部及び電気配線部から選んだ任意の２つの電極部又は電気配線部の間の各距離のうちで最小であるので、Ｓｉ基板１２上では、電気回路１８の中で高電位電気導線部４２と低電位電気導線部４４との間に結露に伴う水分が付着し易く、高電位電気導線部４２に最も結露による電解腐食が生じ易い。このため、Ｓｉ基板１２の表面上に結露が生じた際にＳｉ基板１２上の電気回路１８の中で電解腐食するタイミングが最も早い部位は、高電位電気導線部４２である。従って、故障予知回路１０２においても、Ｓｉ基板１２（特に、被検出対象の圧力を検知する部位すなわち電気回路１８内の電気導線部４２，４４以外の電極又は電気導線部など）に結露に起因した故障が生じる前にＳｉ基板１２の表面に発生した結露を検知することができる。
【００８８】
また、本実施形態の故障予知回路１０２においても、電気導線部４２，４４は、Ｓｉ基板１２の表面上においてコの字状に折り畳まれた状態で連続するようにすなわち矩形状に蛇行するように延びており、電気導線部４２，４４の、Ｓｉ基板１２の表面上での形状は、Ｓｉ基板１２表面に結露が生ずる際にその結露した水分を溜め易い形状である。このため、Ｓｉ基板１２上では、電気回路１８の中で高電位電気導線部４２と低電位電気導線部４４との間に結露に伴う水分付着が促進され、高電位電気導線部４２の電解腐食が促進される。従って、故障予知回路１０２は、Ｓｉ基板１２の表面への結露検知を精度よくかつ速やかに行うことができる。
【００８９】
また、本実施形態の故障予知回路１０２においても、高電位電気導線部４２及び低電位電気導線部４４はそれぞれ、主に、半導体プロセスの薄膜形成で用いられる一般的な材料の中でイオン化傾向の最も大きいアルミニウムからなる金属薄膜で形成されている。イオン化傾向が大きいほど、結露発生時に高電位電気導線部４２の電気腐食による断線までの時間が短くなる。従って、故障予知回路１０２は、Ｓｉ基板１２の表面の結露検知を行ううえで感度を向上させることが可能である。
【００９０】
また、本実施形態の故障予知回路１０２においても、高電位電気導線部４２は、Ｓｉ基板１２の表面上において、低電位電気導線部４４と電気回路１８での故障予知回路４０以外の回路部品（電極部及び電気導線部など）との間に低電位電気導線部４４寄りに配置されている。一般に、電位差が生じている２つの電極間に水分が付着した場合、電解腐食は、高電位側の電極で発生する。このため、低電位電気導線部４４の電位が電気回路１８内の高電位電気導線部４２以外の電極部又は電気導線部の電位よりも低い場合においても、その低電位電気導線部４４と高電位電気導線部４２との間に結露した水分が付着する前に、その低電位電気導線部４４とその電気回路１８内の高電位電気導線部４２以外の電極部又は電気導線部との間に結露した水分が溜まることは無い。従って、故障予知回路１０２は、Ｓｉ基板１２の表面に発生した結露を検知する前に、電気回路１８内の電気導線部４２，４４以外の電極部又は電気導線部で結露に起因する電解腐食すなわち半導体センサ１００の故障が生ずるのを回避することができる。
【００９１】
このように、本実施形態の半導体センサ１００においても、Ｓｉ基板１２の表面に発生した結露を、圧力センサ部分の故障を生じさせる前に検知することが可能であり、これにより、結露に起因して圧力センサ部分の故障が生じてからＳｉ基板１２の交換・修理が行われるまでの間、被検出対象の圧力を正常に検知することができなくなるのを防止することが可能である。
【００９２】
尚、上記の第２実施形態においては、コントローラ１１０が検知した第１の電極部５０と第２の電極部５２との間の電位差に基づいて高電位導線部４２の電気的導通が絶たれているか否かを判別してＳｉ基板１２の表面に結露が生じているか否かを判別することが特許請求の範囲に記載した「結露検知回路」に、固定抵抗部１０４が特許請求の範囲に記載した「抵抗」に、コントローラ１１０が第１の電極部５０と第２の電極部５２との間に定電圧を印加することが特許請求の範囲に記載した「定電圧印加手段」に、それぞれ相当している。
【００９３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨の範囲内において様々な変形・変更が可能である。
【００９４】
上記の第１及び第２実施形態（図１及び図６参照）においては、故障予知回路４０，１０２の電気導線部４２，４４の、Ｓｉ基板１２の表面上での形状を、Ｓｉ基板１２表面に結露した水分を溜め易い形状とするうえで、電気導線部４２，４４をそれぞれ、Ｓｉ基板１２の表面上においてコの字状に折り畳まれた状態で連続するようにすなわち矩形状に蛇行するように延ばすものとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、電気導線部４２，４４の、Ｓｉ基板１２の表面上での形状が、Ｓｉ基板１２表面に結露した水分を溜め易い形状であれば十分であり、図７（ａ）〜（ｇ）に示すような形状であってもよく、又は、それ以外の形状であってもよい。
【００９５】
具体的には、電気導線部４２，４４の形状としては、（１）図１に示す如く、電気導線部４２，４４をそれぞれＳｉ基板１２の表面上においてコの字状に折り畳まれた状態で連続するようにすなわち矩形状に蛇行するように延ばしたもの、（２）図６に示す如く、内周側の電気導線部４２をＳｉ基板１２の表面上において各辺に平行に直線状に延ばし、かつ、外周側の電気導線部４４をＳｉ基板１２の表面上において各辺に平行に直線状に延ばしつつ矩形を連続させる形状としたもの、（３）内周側の電気導線部４２をＳｉ基板１２の表面上において各辺に平行に直線状に延ばしつつ矩形を連続させた形状とし、かつ、外周側の電気導線部４４をＳｉ基板１２の表面上において各辺に平行に直線状に延ばしたもの、（４）電気導線部４２，４４をＳｉ基板１２の表面上において各辺に平行に直線状に延ばしつつ他方の電気導線部４４，４２側へ延びるように櫛歯状に突起させたもの、（５）図７（ａ）に示す如く、電気導線部４２，４４をそれぞれＳｉ基板１２の表面上において三角形状に折り畳まれた状態で連続するように延ばしたもの、（６）図７（ｂ）に示す如く、電気導線部４２，４４をそれぞれＳｉ基板１２の表面上において半円状に折り畳まれた状態で連続するように延ばしたもの、（７）図７（ｃ）に示す如く、内周側の電気導線部４２をＳｉ基板１２の表面上において各辺に平行に直線状に延ばし、かつ、外周側の電気導線部４４をＳｉ基板１２の表面上において各辺に平行に直線状に延ばしつつ三角形を連続させた形状としたもの、（８）図７（ｄ）に示す如く、内周側の電気導線部４２をＳｉ基板１２の表面上において各辺に平行に直線状に延ばし、かつ、外周側の電気導線部４４をＳｉ基板１２の表面上において各辺に平行に直線状に延ばしつつ多角形（例えば六角形）を連続させた形状としたもの、（９）図７（ｅ）に示す如く、内周側の電気導線部４２をＳｉ基板１２の表面上において各辺に平行に直線状に延ばし、かつ、外周側の電気導線部４４をＳｉ基板１２の表面上において各辺に平行に直線状に延ばしつつ円形を連続させた形状としたもの、（１０）内周側の電気導線部４２をＳｉ基板１２の表面上において各辺に平行に直線状に延ばしつつ三角形や六角形などの多角形或いは円形を連続させた形状とし、かつ、外周側の電気導線部４４をＳｉ基板１２の表面上において各辺に平行に直線状に延ばしたもの、（１１）図７（ｆ）に示す如く、内周側の電気導線部４２をＳｉ基板１２の表面上において各辺に平行に直線状に延ばし、かつ、外周側の電気導線部４４をＳｉ基板１２の表面上においてコの字状に折り畳まれた状態で連続するようにすなわち矩形状に蛇行するように延ばしたもの、（１２）図７（ｇ）に示す如く、内周側の電気導線部４２をＳｉ基板１２の表面上において各辺に平行に直線状に延ばし、かつ、外周側の電気導線部４４をＳｉ基板１２の表面上において三角形状が連続するように延ばしたもの、などが挙げられる。
【符号の説明】
【００９６】
１０，１００  半導体センサ
１２  シリコン（Ｓｉ）基板
１６  ダイヤフラム
１８  電気回路
４０，１０２  故障予知回路
４２  高電位電気導線部
４４  低電位電気導線部
４６  第１の固定抵抗部
４８  第２の固定抵抗部
５０  第１の電極部
５２  第２の電極部
６０，１１０  コントローラ
１０４  固定抵抗部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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