(57)【要約】【課題】  半導体型ガスセンサデバイスを高温環境下で耐えられるセラミック基板への実装技術を提供する。【解決手段】  半導体基板に形成されたガスセンシング機能を有するセンサデバイスをセラミック基板に搭載接合したセンサを、前記センサデバイスには、Ｐｔからなる接続用のメタライズが形成され、前記センサデバイスの絶縁膜と前記メタライズとの間に応力緩衝層が形成され、前記セラミック基板には、ヒーターが搭載され、前記センサデバイスは、前記ヒーターを跨ぐ配置に、貴金属バンプを介して前記セラミック基板に搭載されているように構成する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に形成されたガスセンシング機能を有するセンサデバイスをセラミック基板に搭載接合したセンサであって、
前記センサデバイスには、Ｐｔからなる接続用のメタライズが形成され、
前記センサデバイスの絶縁膜と前記メタライズとの間に応力緩衝層が形成され、
前記セラミック基板には、ヒーターが搭載され、
前記センサデバイスは、前記ヒーターを跨ぐ配置に、貴金属バンプを介して前記セラミック基板に搭載されていることを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記ガスセンシング機能を有するセンサデバイスに代えて、排気ガス中の煤粒子の重量を検出する機能を有するセンサデバイスをセラミック基板に搭載接合していることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
セラミック基板に前記センサデバイスをフリップチップ接合した構造において、前記センサデバイスの素子面とセラミック基板の間を排気ガスが通過するためのギャップを有することを特徴とする請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記応力緩衝層は、ＹＳＺ、Ａｌ２Ｏ３ 、ＮｉＯ 、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、またはＴｉＯｘのいずれかの材料から選ばれることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項５】
前記貴金属バンプの材料は、ＰｔまたはＡｕであることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項６】
前記セラミック基板表面にキャビティ領域が形成され、
前記ヒーターがキャビティ領域底面に搭載され、
前記センサデバイスのガス検知部とヒーターとの間に距離xを保ち、ヒーターの放熱エリアよりも、前記センサデバイスのガス検知部の面積が小さい領域であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項７】
前記センサデバイスの前記メタライズと前記応力緩衝層の間に更に接着層が形成され、
メタライズと接着層に含まれる金属は、それぞれが２元型状態図において全率固溶型を含む金属同士であって、その金属、合金、金属酸化物、もしくは金属化合物のうちのいずれかの膜で形成されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項８】
前記センサデバイスの前記メタライズと前記応力緩衝層の間に更に接着層が形成され、
メタライズと接着層に含まれる金属は、それぞれの結晶構造が立方晶系の金属、合金、金属酸化物、もしくは金属化合物のうちのいずれかの膜で形成されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項９】
前記応力緩衝層は、結晶粒を有する、金属、合金、金属酸化物、金属化合物、もしくは、無機化合物組成のうちのいずれかの膜で形成されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサ、および煤センサなど半導体基板に作成したセンサにおいて、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）型ガスセンサ、キャパシタ型ガスセンサおよびダイオード型ガスセンサ、SAW（Surface Acoustic Wave）型煤センサ、PM（Particulate Matter）センサなどの半導体型センサを、貴金属バンプを介してフリップチップ接続してセラミックス基板に搭載した高耐熱なセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
EUの自動車NOx(窒素酸化物)、PM（Particulate Matter）、CO2排出規制の強化｛NOx : 0.08g/km(1km走るごとにNOxの排出量を0.08g以下とする)＠2015年→0.04g/km＠2025年｝を背景に、NOxセンサの市場は拡大してきた。現行のNOxセンサはエンジンの故障検知がメインで測定精度は100ppm程度であるが、今後の規制強化に対応するためには高精度な測定結果を用いたエンジン制御、NOx還元触媒制御が必要となる。2020年以降は数ppmの精度でNOxを計測する必要が生じてくると予測される。
【０００３】
本技術分野の背景技術として、特開２０１０−２６６３５８号公報(特許文献１)には、固体電解質体に層状に構成された電極対と空間からなるセルを複数個形成して、測定するガスのなかのNOx濃度を電流で感知し、その温度を感知する仕組みを有する構成であり、ヒーターの通電周期を30〜80ｍ秒の範囲で制御するしくみと、それよりも短い周期で制御する仕組みをもつことで、急激な温度変化を内蔵されたヒーターで制御するガスセンサが記載されている。
【０００４】
また、特開２０１３−２４２２７１号公報（特許文献２）には、水素ガスの検出に用いられる半導体ガスセンサが開示され、そのゲート構造を、「Ｓｉ層上にゲート絶縁膜（例えばＳｉＯ２膜）が形成され、ゲート絶縁膜上に改質ＴｉＯｘ（ＴｉＯｘナノ結晶）膜が形成されている。さらに改質ＴｉＯｘ膜上にＰｔ膜が形成されている。このＰｔ膜は、複数のＰｔ結晶粒から構成され、複数のＰｔ結晶粒間にある結晶粒界間隙にはＴｉと酸素（Ｏ）が存在し、特に粒界３重点近傍表面を中心にＴｉＯｘナノ結晶が形成されている。」と開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２６６３５８号公報
【特許文献２】特開２０１３−２４２２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１が開示する従来のセラミックス積層焼成型センサには、各セラミックス層の厚さを薄くしてセンサを小型化するには限界があった。また、厚いセラミックスのジルコニア膜の内部をＯ２やＮＯｘガスを通過させてセンサ信号を得るには電力が必要であった。
【０００７】
本願出願人は、EUの自動車NOx、PM、CO2排出規制の強化などを視野に入れて、NOxセンサ、及び排気中に含まれる煤の粒子の重量を計測するSAW型煤センサ（PMセンサ）を半導体型センサとして構成する開発を進めている。
【０００８】
ここで開発された半導体型センサを、例えば図２に示すセンサモジュールに実装して、そのセンサモジュールを例えば図１に示す自動車のエンジンの排気ガス煤フィルターの近傍の排気管に接続して、排気ガスに含まれるＮＯｘガスや、煤の粒子を検出する用途に使用する場合を検討した。図２のセンサモジュールの内部に設置されたセラミック基板の先端部に搭載された半導体型センサデバイスは、カバー金属７で保護されているとはいえ、内部に排気ガスが流入してくることから、最高で６００℃にまで加熱されることが予測された。
【０００９】
本発明の目的は、半導体型センサデバイスをセラミック基板に実装して、６００℃の高温に耐えられる接続方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のセンサの好ましい例では、半導体基板に形成されたガスセンシング機能を有するセンサデバイスをセラミック基板に搭載接合したセンサを、前記センサデバイスには、Ｐｔからなる接続用のメタライズが形成され、前記センサデバイスの絶縁膜と前記メタライズとの間に応力緩衝層が形成され、前記セラミック基板には、ヒーターが搭載され、前記センサデバイスは、前記ヒーターを跨ぐ配置に、貴金属バンプを介して前記セラミック基板に搭載されているように構成する。
【００１１】
また、本発明の他の特徴として、前記センサにおいて、前記ガスセンシング機能を有するセンサデバイスに代えて、排気ガス中の煤粒子の重量を検出する機能を有するセンサデバイスをセラミック基板に搭載接合しているように構成する。
【００１２】
また、本発明の他の特徴として、前記センサにおいて、前記応力緩衝層は、ＹＳＺ、Ａｌ２Ｏ３ 、ＮｉＯ 、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、またはＴｉＯｘのいずれかの材料から選ばれるように構成する。
【００１３】
また、本発明の他の特徴として、前記センサにおいて、前記センサデバイスの前記メタライズと前記応力緩衝層の間に更に接着層が形成され、メタライズと接着層に含まれる金属は、それぞれが２元型状態図において全率固溶型を含む金属同士であって、その金属、合金、金属酸化物、もしくは金属化合物のうちのいずれかの膜で形成されるように構成する。
【発明の効果】
【００１４】
セラミックス基板とのハイブリッド構成により安価な半導体ガスセンサを実現できる。
本発明によれば、低コスト、小型、低消費電力を実現でき、機能更新の際もデバイスの変更だけで容易に対応できるセンサを提供することができる。
上記した以外の課題、構成、および効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】センサモジュールをエンジンの排気ガスフィルター前後に取り付けした一例を示す概念図である。
【図２】センサモジュール全体概観を示す概念図である。
【図３】実施例１におけるＦＥＴ型センサデバイスをセラミック基板に実装する構成の一例を示す。（ａ）は実施例１によるガスセンサ用基板にヒーターが備えられた構成にセンサデバイスが貴金属バンプで接続され搭載された部分の一例を示す上面図であり、（ｂ）はセンシング空間を有する構成であり上面図に対応した断面図であり、（ｃ）はセラミック基板にキャビティを設けることはせずにセンサデバイスを搭載した断面図である。
【図４】実施例１におけるＳＡＷ型センサデバイスをセラミック基板に実装する構成の一例を示す。（ａ）は実施例１によるガスセンサ用基板にヒーターが備えられた構成にセンサデバイスが貴金属バンプで接続され搭載された部分の一例を示す上面図であり、（ｂ）はセンシング空間を有する構成であり上面図に対応した断面図である。
【図５】実施例１によるガスセンサデバイスが常温の、電極と基板電極、これらを接続した貴金属バンプで構成されるセンサを示す断面模式図である。
【図６】実施例１によるガスセンサデバイスが高温で稼動している時の、電極と基板電極、これらを接続した貴金属バンプで構成されるセンサであって、半導体基材とセラミックス基材の熱膨張差によるバンプ伸びの一例を示す断面模式図である。
【図７】実施例１によるガスセンサデバイスの、化合物半導体基材の上に複数の層で構成される、絶縁膜とその上に形成された応力緩衝層と表面電極で構成される断面拡大図である。
【図８】図７に示す、応力緩衝層の下に配線金属層と接着層２が形成された表面電極で構成される断面拡大図である。
【図９】図８に示す電極とセラミック基板を接合用金属バンプで接合した構造を示す断面図である。
【図１０】センサデバイスと、セラミック基板を接合用金属バンプで接合するプロセスにおいて、(a)は、デバイス側に接合金属を形成して接合する場合、(b)は、セラミック基板側に接合金属を形成して接合する場合、(c)は、デバイス側およびセラミック基板側の両方に接合金属を形成して接合する場合を示している。
【図１１】ＳＡＷ型センサデバイスの外形の対角線上に配置された接合用の貴金属バンプを示す上面図である。
【図１２】実施例１によるガスセンサデバイスとヒーターの位置構成の一例を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【００１７】
高温環境下における半導体デバイスの実装方法として、例えばパワーデバイスの実装のように、デバイス面の温度が高々２００〜２５０℃程度に上がるデバイスについては、デバイスを上の面に向けた背面をはんだで基板に接続するのが主流である。それは、(セラミック)基板と半導体基板の熱膨脹係数が異なった場合にも、最高２５０℃でも信頼性よく接合できるはんだ材により接続が可能となっている。
【００１８】
しかし、はんだ材による接続は３００〜４００℃程度までが限界であり、それ以上高い温度だと、破断したり、基板のそりによってデバイスが破壊したりといった課題があって、はんだ材による接続を使うことができない。
【００１９】
そのため、本発明では、フリップチップ接続にすることにより、そのバンプにより基板材料の伸び縮みの差により生ずる応力を吸収する接合構造を提供する。
【００２０】
＜用語定義＞
基板：基板材料と、配線と、配線を物理的に固定可能な基材と、他の部品と接続をとる電極から構成される。セラミックス基板には信号配線と電流を流す電源配線とグランド配線などがある。なお、同様に半導体基材の上に形成される半導体ガス検出部（センサ部）配線の一部の領域が電極と接触する。
【実施例１】
【００２１】
実施例１におけるガスセンサの実装構造について、図１〜図１２を用いて説明する。
図１は本実施例のガスセンサ１を、自動車のエンジンの排気ガス煤フィルター５１の排気ガス流入口配管５０、及び排気ガス流出口配管５２の２箇所に取り付けした一例を示す概念図である。
【００２２】
図２はガスセンサモジュール２の全体概観と、ガスセンサ１内部のセラミック基板４上にセンサデバイス３が実装される状態を、金属カバー７を取り払って示す概観図である。このように、センサデバイス３は、例えば図２に示すガスセンサ１の中央に配置される。この時、センサデバイス３はセラミック基板４の先端部分に配置され、二重以上になったＳＵＳ材やインコネル材からなる金属カバー７で保護されていて、ケーブル９を介して制御用基板１０に接続されている。
【００２３】
金属カバー７は、外部の水滴が入らぬようガス流入穴が設計されている。ねじ切り部と取り付けねじ８により、ガスセンサ１の先端部分が排気ガス管内にねじ込まれて、センシングに使われる。取り付けねじ８の部分はガラス系接着剤で固定されている。
【００２４】
センサデバイス搭載セラミック基板４は、金属カバー７、取り付けねじ８に熱を逃がす構造をとっているため、外の排気ガス温度に比べて低い温度である。
【００２５】
センサデバイス３は、その性能が最適に発揮されるように３５０〜５５０℃に加熱されている。
【００２６】
ガスセンサ１は耐熱ケーブル９で制御ＩＣが搭載されている制御用基板１０に接続され、制御用基板１０は外部端子１１を含む構造である。図１に示すように、排気ガス(セラミック)煤フィルター５１の前後に配管内部に搭載されガス濃度をセンシングする。
【００２７】
図３は実施例１におけるＦＥＴ型センサデバイス１８をセラミック基板４に実装する構成の一例を示す。
【００２８】
図３(ａ)は、ＦＥＴ型センシング部１９の機能を最大に発揮させるために加熱用のヒーター５を、セラミック基板４表面に設けたキャビティ６内に設置して、その上部にＦＥＴ型センサデバイス１８が接合用の貴金属バンプ１５でセラミック基板４上に実装された一例を示す上面図である。
【００２９】
図３(ｂ)は、図３(ａ)に示す切断線ＡＡ’で切断した断面図である。ＦＥＴ型センサデバイス１８を、ＦＥＴ型センシング部１９を下面に向けてセラミック基板４上に貴金属、例えば金や白金を用いたフリップチップ接続して実装してある。ＦＥＴ型センシング部１９とヒーター５との間には適当なセンシング空間を設けている。
【００３０】
図３(ｃ)は、図３(ｂ)と同じ位置の断面図であるが、この場合にはセラミック基板４にキャビティを設けることはせずに、セラミック基板４表面にヒーター５を設置して、ＦＥＴ型センサデバイス１８を、ＦＥＴ型センシング部１９を下面に向けて、接合用の貴金属２段バンプ２０でセラミック基板４上にフリップチップ接続して実装した例である。ＦＥＴ型センサデバイス１８はセンシング空間をそれ程必要としないため、ＦＥＴ型センシング部１９とヒーター５が近接する本実施例も可能である。
【００３１】
図４は実施例１におけるＳＡＷ型センサデバイス１４をセラミック基板４に実装する構成の一例を示す。
【００３２】
図４(ａ)は、ＳＡＷ型センシング部１７の機能を最大に発揮させるために加熱用のヒーター５を、セラミック基板４表面に設けたキャビティ６内に設置して、さらに煤粒子を検出するＳＡＷ型センシング部１７のＰＭ素子面に煤粒子を呼び込むセンシング空間を設けるように、ＳＡＷ型センサデバイス１４が接合用の貴金属バンプ１５でセラミック基板４上に実装された一例を示す上面図である。
【００３３】
図４(ｂ)は、図４(ａ)に示す切断線ＡＡ’で切断した断面図である。ＳＡＷ型センサデバイス１４を、ＳＡＷ型センシング部１７を下面に向けてセラミック基板４上にフリップチップ接続して実装してある。ＳＡＷ型センシング部とヒーター５との間には適当なセンシング空間を設けている。
【００３４】
また、ＦＥＴ型センサデバイスおよびＳＡＷ型センサデバイスは別々に実装して一つの機能であってもよいし、マルチタイプであってもよい。
【００３５】
図５は、実施例１におけるＳＡＷ型センサデバイス１４の電極とセラミック基板電極を複数の貴金属バンプで接続した構成の一例を示す断面図である。
【００３６】
ＳＡＷ型センサデバイス１４は、ＳｉＣ基板、絶縁層１２、ＳＡＷ型センシング部１７、デバイス表面絶縁層上の配線・メタライズの積層部１３からなり、セラミック基板４には、センサ信号を制御部に伝えるための配線２１や、ヒーター５に電力供給するヒーター電源配線２２、グランド配線２３などが形成されている。
【００３７】
図５は、実施例１におけるＳＡＷ型センサデバイス１４の電極とセラミック基板電極を貴金属バンプ１５で接続した構成のセラミック基板配線と接続用バンプの関係を、例えば常温で非稼動時の一例を示す断面模式図である。
【００３８】
図６は、実施例１におけるガスセンサデバイスが高温で稼動している時２４の、ガスセンサデバイスの電極とセラミック基板電極、これらを接続した貴金属バンプ２６で構成されるガスセンサであって、半導体基材とセラミックス基材の熱膨張差によるバンプ伸びの一例を示す断面模式図である。
【００３９】
図２に示すガスセンサ１内に実装されるセンサデバイス３が、稼動時に達する最高温度は６００℃と想定される。
【００４０】
第一の基板であるセンサデバイス３のＳｉＣ半導体基材と第二の基板であるセラミックス基材では、熱膨張係数がそれぞれα（ＳｉＣ）＝４［１０−６／Ｋ］、α（Ａｌ２Ｏ３）＝７〜８．５［１０−６／Ｋ］と異なる。例えばデバイスのサイズが3×6mmの場合、このデバイス外形の対角線長さは約6.54ｍｍである。したがって対角線の交差する中心から角までは約3.27ｍｍで、対角線中心から接続用貴金属バンプ１５のうち最も遠い距離にあるバンプの円（例えばスタッドバンプφ0.03ｍｍなどであるが）の中心までの距離が３ｍｍの場合で考える。そのため高温時と低温時の差が６００℃あると仮定すると、二つの材料の間には最大で2.4ｍｍの伸びの差が生じる。
【００４１】
図５、図６に示す構成のＳＡＷ型センサデバイス１４をセラミック基板４上に実装したガスセンサを、例えば、排気ガス環境の高温に加熱したのち、非稼働の温度にもどす繰り返しの熱衝撃試験を実施した。
【００４２】
その結果、一連の変形で貴金属バンプ１５自体と、その上の第一の基板である半導体基材側のメタライズ１３や、第二の基板であるセラミック基材側のメタライズ、などの破壊や剥離が発生することが判明した。
【００４３】
これを回避するため、本実施例では、第一の基板（半導体基材）と、そのメタライズの間に好適な絶縁層/応力緩衝層を形成した。
層構成の拡大図を図７に示すように、例えばＦＥＴ型センサデバイスのＳｉＣ基板１８の構成は、ＳｉＣ基板側から層間絶縁膜１２、応力緩衝層２９、接着層２８、表面金属層２７(電極)で構成されている。
例えば、層間絶縁膜１２はＳｉＯ２、応力緩衝層２９はＹＳＺ(イットリア強化型ジルコニア、イットリア安定化ジルコニアなどと呼ばれる。その組成の一つはＹ２Ｏ３(３ ｍｏｌ％)−ＺｒＯ２(９７ ｍｏｌ％)を用いる。イットリアＹ２Ｏ３(3 ｍｏｌ％)がＺｒＯ２の結晶粒界に存在している。その構造上加熱による膨張に膜を構成する結晶同志が粒界ですべって変形することが可能であり応力緩衝能力が高い。)、Ａｌ２Ｏ３ 、ＮｉＯ 、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＯｘ（ＴｉとOからなるチタン酸化物、ＴｉとＯの元素比率が１：２ではない物質）、接着層２８はＮｉＯ、表面金属層２７はＰｔ(電極)、保護膜３０はＳｉＮで構成することが好ましい。
【００４４】
これは一例であり、これらの間にＴｉなどの密着層があってもよい。各層は、単層、複合層、単一金属層、化合物層でも良いし、これらの組み合わせで良いし、限定するものではない。
【００４５】
すなわち、表面金属層２７と接着層２８に含まれる金属は、それぞれが２元型状態図において全率固溶型を含む金属同士であって、その金属、合金、金属酸化物、もしくは金属化合物のうちのいずれかの膜で形成される。
表面金属層２７と接着層２８に含まれる金属は、それぞれの結晶構造が立方晶系の金属、合金、金属酸化物、もしくは金属化合物のうちのいずれかの膜で形成される。
【００４６】
応力緩衝層２９は、結晶粒を有する、金属、合金、金属酸化物、金属化合物、もしくは、無機化合物組成のうちのいずれかの膜で形成される。
【００４７】
図８には、配線金属層と電極との接続の例を示し、層間絶縁膜１２の上に、ＮｉＯなどの接着層２(３２)を介して、ＰｔもしくはＰｔを含む金属で構成される配線金属層３１を形成して、配線金属層３１に接続して応力緩衝層２９を形成することが好ましい。
【００４８】
図９には、図８に示した半導体基材上にセンサデバイスを形成した第一の基板の電極に、スタッドバンプを形成して、セラミック基板４(第二の基板)上に形成された電極に対して、第一の基板をフェースダウンさせて、フリップチッププロセスにて一括接続させた際の、第一の基板と第二の基板間の一対の電極間接続を表している。
【００４９】
両電極は接合用の貴金属バンプ１５を介して接合されている。接合用の貴金属バンプ１５としては、例えばＰｔスタッドバンプ、Ａｕスタッドバンプ、Ｐｔ印刷バンプ、Ａｕ印刷バンプ、Ｐｔめっきバンプ、Ａｕめっきバンプ、これらをデバイス側と基板側に形成した併用型が用いられる。
【００５０】
また、セラミック基板４(第二の基板)上に形成された電極は、例えば焼結導体３４は、HTCC（High Temperature Co-Fired Ceramic）と呼ばれるアルミナ、ムライト、窒化ケイ素基板では、ＷタングステンやＭｏモリブデン、Ｐｔ白金、Ｐｄパラジウムの焼結導体、印刷導体が用いられる。LTCC（Low Temperature Co-Fired Ceramic）と呼ばれる基板の場合、Ａｇ銀、Ｃｕ銅などの焼結導体、Ｐｔ白金、Ｐｄパラジウムなどの印刷導体が用いられる。
【００５１】
また、表面金属層２(３３)には、例えばＮｉ:ニッケルめっき、Ａｕ:金めっき、Ｐｔ：白金めっき、Ｐｄ：パラジウムめっき、Ｃｕ：銅めっき、これら金属の合金めっき、これらめっきを層に重ねたものでよい。
例えば、表面金属層２７、表面金属層２,３３  焼結導体３４がすべてＰｔ白金で統一されている、金属接合部に局部電池が形成されない腐食に強い構造が用いられる。
【００５２】
図１０には、半導体基材上にセンサデバイスを形成した第一の基板の電極と、セラミック基板４(第二の基板)上に形成された電極とを、フリップチッププロセスにより一括接続させる方法として、(a)は、センサデバイス側(第一の基板)の電極に接合金属(接合用の貴金属バンプ１５)を形成して一括接合する場合、(b)は、セラミック基板側(第二の基板)の電極に接合金属(接合用の貴金属バンプ１５)を形成して一括接合する場合、(c)は、センサデバイス側(第一の基板)およびセラミック基板側(第二の基板)の両方に接合金属(接合用の貴金属バンプ１５)を形成して一括接合する場合を示している。
【００５３】
両基板のフリップチッププロセスとしては、例えば、センサデバイス側(第一の基板)のＰｔ電極に接合用の貴金属バンプ１５が形成されている場合は、それを、熱圧着、超音波接合、Ａｕペーストによる加熱溶融接合で、セラミック基板側(第二の基板)の電極メタライズに接合する。貴金属バンプ１５はＰｔも好ましい。Ｐｔバンプ１５のばあいは、Ｐｔペーストを用いて加熱溶融させる。
【００５４】
図１１は、ＳＡＷ型センサデバイス１４を実装した際の、ＳＡＷ型センサデバイスの電極３５と接合用バンプとヒーター５の位置構成の一例を示す上面図である。電極３５の配置は、図１１に示すように、センサデバイスの外形の対角線上に配置されている例である。
【００５５】
図１２は、ＦＥＴ型センサデバイス１８の外形よりも小さい外形のヒーター３６をＦＥＴ型センサデバイス１８の下部に配置している例を示す。
【符号の説明】
【００５６】
１  ガスセンサ
２  ガスセンサモジュール
３  センサデバイス
４  セラミック基板
５  ヒーター
６  キャビティ
７  金属カバー
８  取り付けねじ
９  ケーブル
１０  制御用基板
１１  外部端子
１２  デバイス表面の絶縁層
１３  デバイス表面絶縁層上の配線・メタライズの積層部
１４  ＳＡＷ型センサデバイス
１５  接合用の貴金属バンプ
１６  ヒーターと基板の接続材
１７  ＳＡＷ型センシング部
１８  ＦＥＴ型センサデバイス
１９  ＦＥＴ型センシング部
２０  接合用の貴金属２段バンプ
２１  セラミック基板センサ信号配線
２２  ヒーター電源配線
２３  グランド配線
２４  高温時に熱膨張したセンサデバイス
２５  高温時に熱膨張したセラミック基板
２６  高温時に２４と２５の熱膨張差による材料ののび差で変形した貴金属バンプ
２７  表面金属層
２８  接着層
２９  応力緩衝層
３０  保護膜
３１  配線金属層
３２  接着層２
３３  表面金属層２
３４  焼結導体
３５  ＳＡＷ型センサデバイスの外形の対角線上に配置された接合用の貴金属バンプ
３６  ＦＥＴ型センサデバイスの外形よりも小さい外形のヒーターの例
５０  排気ガス流入口配管
５１  排気ガスすすフィルター
５２  排気ガス流出口配管
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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