(57)【要約】【課題】耐食構造を実現するとともに、小型化することのできるセンサおよびセンサ製造方法を提供する。【解決手段】センサ１００は、腐食性物質に対して耐食性を有し、センサ回路（図示省略）を内部に含む基板１０と、腐食性物質に対して耐食性を有し、基板１０を設置するためのヘッダー２０と、一端部（上端部）が前述のセンサ回路に接続され、他端部（下端部）が基板１０の一方の面（下面）から突出する電極ピン３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
腐食性物質に対して耐食性を有し、センサ回路を内部に含む基板と、
腐食性物質に対して耐食性を有し、前記基板を設置するための台座と、
一端部が前記センサ回路に接続され、他端部が前記基板の一方の面から突出する電極部材と、を備える、
センサ。
【請求項２】
前記電極部材の前記他端部は、前記台座の内部を通る、
請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記基板は、前記一方の面に凹部を有し、
前記電極部材の前記一端部は、前記凹部に挿入される、
請求項１または２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記凹部に、導電性接合材が充填される、
請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記センサは、フローセンサである、
請求項１ないし４のいずれかに記載のセンサ。
【請求項６】
腐食性物質に対して耐食性を有し、センサ回路を内部に含む基板と、腐食性物質に対して耐食性を有し、前記基板を設置するための台座と、電極部材とを備えるセンサを製造するセンサ製造方法であって、
前記電極部材の一端部を、前記電極部材の他端部が前記基板の一方の面から突出するように、前記センサ回路に接続する接続工程を備える、
センサの製造方法。
【請求項７】
前記電極部材の前記他端部は、前記台座の内部を通って延びる、
請求項６に記載のセンサ製造方法。
【請求項８】
前記基板は、前記一方の面に凹部を有し、
前記接続工程は、前記凹部に前記電極部材の前記一端部を挿入する工程を含む、
請求項６または７に記載のセンサ製造方法。
【請求項９】
前記接続工程は、前記凹部に導電性接合材を充填する工程を含む、
請求項８に記載のセンサ製造方法。
【請求項１０】
前記センサは、フローセンサである、
請求項６ないし９のいずれかに記載のセンサ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係るいくつかの態様は、外部に電気信号を出力可能なセンサおよびセンサ製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のセンサとして、センサ素子の表裏を貫通する貫通孔が形成されており、当該貫通孔内に配置され、ダイアフラムに形成されたゲージ抵抗に電気的に接続される貫通電極を備えた圧力センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。この圧力センサでは、貫通電極を介して、センサ素子の裏面側でターミナルと電気的に接続し、外部に電気信号を出力可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８５７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、腐食性物質が存在する環境においてセンサを使用する場合、センサには、腐食性物質に対して耐食性を有する構造（耐食構造）が要求される。
【０００５】
しかしながら、例えば、耐食性を有するケース（筐体）にセンサの一部または全部を収容して耐食構造を実現しようとすると、当該ケース（筐体）によりセンサのサイズ（寸法）が大きくなってしまう。
【０００６】
また、特許文献１の圧力センサのように、貫通電極を備えるセンサは、貫通電極から電気信号を取り出す（出力する）場合に、貫通電極を他の回路基板や他の電気機器に接続するために、接続手段（接続構造）を設ける必要がある。そのため、センサのサイズ（寸法）がさらに大きくなるとともに、センサの構成（構造）が複雑になっていた。
【０００７】
本発明のいくつかの態様は前述の問題に鑑みてなされたものであり、耐食構造を実現するとともに、小型化することのできるセンサおよびセンサ製造方法を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様であるセンサは、腐食性物質に対して耐食性を有し、センサ回路を内部に含む基板と、腐食性物質に対して耐食性を有し、基板を設置するための台座と、一端部がセンサ回路に接続され、他端部が基板の一方の面から突出する電極部材と、を備える。
【０００９】
本発明の一態様であるセンサの製造方法は、腐食性物質に対して耐食性を有し、センサ回路を内部に含む基板と、腐食性物質に対して耐食性を有し、基板を設置するための台座と、電極部材とを備えるセンサを製造するセンサ製造方法であって、電極部材の一端部を、電極部材の他端部が基板の一方の面から突出するように、センサ回路に接続する接続工程を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のセンサおよびセンサの製造方法の一態様によれば、基板が腐食性物質に対して耐食性を有する。これにより、腐食性物質に対して基板を露出する（さらす）場合に、センサの耐食構造（耐食性を有する構造）を実現することができる。また、ケース（筐体）にセンサを収納する場合と比較して、センサを小型化することができる。
【００１１】
また、台座も腐食性物質に対して耐食性を有する。これにより、腐食性物質に対して台座を露出する（さらす）場合に、センサの耐食構造（耐食性を有する構造）を実現することができる。また、ケース（筐体）にセンサを収納する場合と比較して、センサを小型化することができる。
【００１２】
さらに、電極部材の一端部が基板のセンサ回路に電気的に接続し、電極部材の他端部が基板の一方の面から突出するので、電極部材の他端部を、他の回路基板や他の電気機器に直接接続することが可能となる。これにより、他の回路基板や他の電気機器に接続するための接続手段（接続構造）を設ける必要がなく、センサの構成（構造）を簡易化し、センサを小型化することができる。また、基板のセンサ回路と他の回路基板や他の電気機器とを、電極部材を介して接続することが可能となるので、貫通電極を使用する場合と比較して、電気的に接続する箇所を減らすことができ、センサの信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態におけるセンサの一例を説明する側方断面図である。
【図２】図１に示したセンサの上面図である。
【図３】図２に示したＩＩ−ＩＩ線矢視方向断面図である。
【図４】一実施形態におけるセンサの他の例を説明する側方断面図である。
【図５】図１に示したセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。
【図６】図１に示したセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。
【図７】図１に示したセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。
【図８】図１に示したセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。
【図９】図１に示したセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。
【図１０】図１に示したセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。
【図１１】図１に示したセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。なお、以下の説明において、図面の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」という。
【００１５】
図１ないし図１１は、本発明のセンサおよびセンサ製造方法の一実施形態を示すためのものである。図１は、一実施形態におけるセンサの一例を説明する側方断面図である。図１に示すように、センサ１００は、基板１０と、ヘッダー（台座）２０と、電極ピン（電極部材）３０と、を備える。
【００１６】
基板１０は、内部にセンサ回路（図示省略）を含む。センサ回路は、例えば、抵抗素子（抵抗器）、インダクタ（コイル）、キャパシタ（コンデンサ）、トランジスタ、などの各種の電気部品（電気素子）、配線パターン（配線）、電極パッド（電極）などを含んで構成される。具体的には、センサ回路は、後述する検出部１１ａと、電極１１ｆと、を含んで構成される。
【００１７】
また、基板１０は、例えば、第１基板１２および第２基板１３を含んで構成される。基板１０は、一方の面（図１において下面）に、他の部分よりへこんで（くぼんで）いる凹部１４が形成されている。凹部１４は、第２基板１３の一方の面（図１において下面）から他方の面（図１において上面）まで貫通している。一方、第１基板１２の一方の面（図１において下面）には、検出部１１ａと電極１１ｆとを含む前述したセンサ回路（図示省略）が設けられている。第１基板１２の一方の面（図１において下面）と第２基板１３の他方の面（図１において上面）とは接合されている。
【００１８】
第１基板１２および第２基板１３の母材としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミナセラミックス、ガラス、サファイア、インコネル、アルミナ、などが挙げられる。
【００１９】
また、基板１０を構成する第１基板１２および第２基板１３の材料は、所定の腐食性物質、例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ、Ｃｌ2、ＢＣｌ3などを含有するガス（気体）や、硫酸や硝酸を含む薬液（液体）などに対して耐食性を有するものが好ましい。具体的には、腐食性物質がＣｌ2、ＢＣｌ3などの塩素（Ｃｌ）を含む場合、シリコン（Ｓｉ）は、この腐食性物質に対して耐食性を有さない（耐食性が低い）ため、第１基板１２および第２基板１３の材料として用いるのは適切ではない。一方、腐食性物質が塩素（Ｃｌ）を含まないＳＯｘ、ＮＯｘなどである場合、シリコン（Ｓｉ）はこの腐食性物質に対して耐食性を有する（耐食性が高い）ので、第１基板１２および第２基板１３の材料として好適に用いることができる。これにより、腐食性物質に対して基板１０を露出する（さらす）場合に、センサ１００の耐食構造（耐食性を有する構造）を実現することができる。また、ケース（筐体）にセンサを収納する場合と比較して、センサ１００を小型化することができる。
【００２０】
特に、第１基板１２および第２基板１３は、ガラス製基板であることが好ましい。ここで、ガラス製の基板は、他の基板、例えば、シリコン製の基板などと比較して、熱伝導率は低く、エッチングに加えてドリルなどを用いた微細加工も可能である、という特徴を有する。よって、第１基板１２および第２基板１３がガラス製基板であることにより、電気回路を含み、一方の面に凹部１４が形成される基板１０を、容易に実現（構成）することができるとともに、基板１０の温度上昇を抑制し得るセンサ１００を容易に実現（構成）することができる。
【００２１】
なお、第１基板１２および第２基板１３は、同一材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
【００２２】
各電極１１ｆは、パッド形状（薄膜形状）を有しており、例えば、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、または、それらの合金などの導電性材料で構成される。各電極１１ｆは、第１基板１２と第２基板１３とが接合されたときに凹部１４内に配置され、凹部１４内に露出する。
【００２３】
本実施形態では、各電極１１ｆが、前述したセンサ回路に含まれる、すなわち、前述したセンサ回路の一部である例を示したが、これに限定されない。各電極１１ｆは、例えば、一部または全部が、前述したセンサ回路とは別に基板１０の内部に設けられ、配線パターンなどを介して、前述したセンサ回路に電気的に接続していてもよい。
【００２４】
ヘッダー２０は、基板１０を設置するためのものであり、例えば、ヘッダー２０の上面に基板１０が設けられ、接合などにより固定される。これにより、チップ状の基板１０（ダイ）をヘッダー２０（ダイパッド）に設置（ダイボンディング）することができ、パッケージング（パッケージ化）されたセンサ１００を容易に実現（構成）することが可能となる。
【００２５】
ヘッダー２０は、例えば、筒体状の形状を有しており、ヘッダー２０には、上面から下面まで貫通する信号孔２１が形成されている。各信号孔２１は、基板１０がヘッダー２０の上面に設置されたときに、基板１０の各凹部１４に対応する位置に配置されている。
【００２６】
ヘッダー２０の材料は、例えば、ステンレス鋼、ハステロイ（登録商標）、インコネル、ステライト（登録商標）、ガラス、サファイア、アルミナ、アルミニウム合金など、前述した所定の腐食性物質に対して耐食性を有するものが好ましい。これにより、腐食性物質に対してヘッダー２０を露出する（さらす）場合に、センサ１００の耐食構造（耐食性を有する構造）を実現することができる。また、ケース（筐体）にセンサを収納する場合と比較して、センサ１００を小型化することができる。
【００２７】
各電極ピン３０は、細長いピン状（棒状、針状）の導電性部材であり、例えば、コバール、Ｆｅ−Ｎｉ合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、銅（Ｃｕ）などの材料で構成される。異種金属間の接触においてガルバニック腐食を抑制するために、各電極ピン３０の外側表面には、金めっきや銅めっきなどが施される。各電極ピン３０の長手方向（図１において上下方向）は、基板１０の厚さよりも長く、より好ましくは、基板１０の厚さより十分に長い長さを有する。各電極ピン３０の一端部（図１において上端部）は、電極１１ｆのいずれか一つに電気的に接続している。すなわち、各電極ピン３０の一端部は、前述したセンサ回路に接続される。一方、各電極ピン３０の他端部（図１において下端部）は、基板１０の一方の面（図１において下面）から突出している。各電極ピン３０の他端部は、他の回路基板や他の電気機器、例えば基板Ａの電極に接続される。
【００２８】
ここで、従来のセンサのように、基板に貫通電極を形成し、貫通電極の一端部をセンサ回路に接続するとともに、貫通電極の他端部から電気信号を取り出す（出力する）場合には、貫通電極の他端部を他の回路基板や他の電気機器に接続するために、例えば、ボンディングワイヤ、バンプ、さらなる電極（裏面電極）などの接続手段（接続構造）を設ける必要があった。そのため、従来のセンサは、そのサイズ（寸法）が大きくなるとともに、構成（構造）が複雑になっていた。
【００２９】
これに対し、本実施形態のセンサ１００では、各電極ピン３０の一端部（図１において上端部）が基板１０のセンサ回路に電気的に接続し、各電極ピン３０の他端部（図１において下端部）が基板１０の一方の面（図１において下面）から突出するので、各電極ピン３０の他端部を、他の回路基板や他の電気機器に直接接続することが可能となる。これにより、他の回路基板や他の電気機器に接続するための接続手段（接続構造）を設ける必要がなく、センサ１００の構成（構造）を簡易化し、センサ１００を小型化することができる。また、基板１０のセンサ回路と他の回路基板や他の電気機器とを、各電極ピン３０を介して接続することが可能となるので、貫通電極を使用する場合と比較して、電気的に接続する箇所を減らすことができ、センサ１００の信頼性を高めることができる。
【００３０】
また、各電極ピン３０の他端部（図１において下端部）は、ヘッダー２０の各信号孔２１を通り、ヘッダー２０の下面まで延びていることが好ましい。このように、各電極ピン３０の他端部がヘッダー２０の内部を通ることにより、基板１０の一方の面（図１において下面）から突出する各電極ピン３０の他端側を、ヘッダー２０により保護することが可能となる。したがって、腐食性物質に対してセンサ１００の耐食性をさらに高めることができる。
【００３１】
導電性接合材１８は、電極１１ｆに電極ピン３０を電気的に接続させるためのものである。導電性接合材１８は、例えば、導電性接着剤であり、接着剤中に電気の流路を形成する導電性フィラー（充填材）をバインダーに分散したものである。
【００３２】
導電性フィラーとしては、主に銀粉が使用され、他には、金粉、銅粉、ニッケル粉、アルミ粉、メッキ粉、カーボン粉、グラファイト粉などが使用される。代表的なフィラーの形状は、粒状、フレーク（簿片）状、などである。バインダーは、体積収縮によって硬化物内部の導電性フィラーの接続と同時に被着体、つまり、スタッドバンプ３０との接着を図るものである。バインダーとしては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、その他の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂が使用される。
【００３３】
本実施形態では、導電性接合材１８として導電性接着剤を使用する例を示したが、これに限定されない。導電性接合材１８は、導電性を有する材料であれば、例えば、半田であってもよい。
【００３４】
なお、本出願における「接合」という用語は、物と物とをつなぎ合わせる広義の接合を意味し、接着やろう付けなどを含む概念である。また、本出願における「接合材」という用語は、「接合」する材料や原料の全般を意味するものであり、薬物や薬品を含むものであり、接着剤を除外する意味ではない。
【００３５】
図１に示すように、導電性接合材１８は、各凹部１４に充填されることが好ましい。これにより、導電性接合材１８によって、電極１１ｆと電極ピン３０とを確実に導通させることができる。
【００３６】
また、各電極ピン３０の一端部（図１において上端部）は、各凹部１４に挿入されることが好ましい。これにより、長手方向（図１において上下方向）に十分な長さを有する電極ピン３０を凹部１４に挿入することで、電極ピン３０の他端部（図１において下端部）を基板の一方の面（図１において下面）から容易に突出させることができる。
【００３７】
また、導電性接合材１８が凹部１４に充填される場合、この凹部１４に電極ピン３０を挿入することにより、導電性接合材１８によって電極１１ｆと電極ピン３０とが導通するので、電極ピン３０の正確な位置あわせや高さあわせを行うことなく、電極ピン３０を基板１０のセンサ回路に電気的に接続させることができる。
【００３８】
本実施形態では、図１において、ヘッダー２０に２つの信号孔２１が形成される例を示したが、これに限定されず、１つ、または、３つ以上の複数であってもよい。また、信号孔２１の断面形状は、矩形である場合に限定されず、例えば、台形、凸形状など、他の形状であってもよい。
【００３９】
また、本実施形態では、図１において、ヘッダー２０と各電極ピン３０とが別々の部材である例を示したが、これに限定されない。ヘッダー２０および各電極ピン３０は、例えば、ハーメチックシール構造を有する一体化された部材であってもよい。
【００４０】
次に、図１に示したセンサ１００の一例として、例えば、流体の速度（流速）を検出可能なフローセンサについて、説明する。
【００４１】
図２は、図１に示したセンサ１００の上面図であり、図３は、図２に示したＩＩ−ＩＩ線矢視方向断面図である。但し、説明の簡略化のため、図１に示したヘッダー２０および電極ピン３０は、図示を省略する。なお、図１は、図２に示したＩ−Ｉ線矢視方向断面図ある。また、図２において、一点鎖線は第１基板１２に設けられ（形成され）ていることを表し、破線は第２基板１３に設けられ（形成され）ていることを表すものとする。
【００４２】
図２に示すように、検出部１１ａは、第１基板１２の中央部に設けられており、流体を加熱するヒータ（抵抗素子）１１ｂと、このヒータ１１ｂによって生ずる流体の温度差を測定するように構成された測温ユニット、つまり、一組の温度センサ（抵抗素子）１１ｃ，１１ｄと、を含んで構成される。これにより、流体の温度差から当該流体の速度（流速）を検出可能な熱式のフローセンサを容易に実現（構成）することができる。
【００４３】
図２および図３に示すように、温度センサ１１ｃ，１１ｄは、第１基板１２においてヒータ１１ｂを挟んでヒータ１１ｂの両側（図２において上側と下側、図３において左側と右側）に、それぞれ設けられる。また、第１基板１２には、流体の温度を検出する周囲温度センサ（抵抗素子）１１ｅが設けられている。
【００４４】
このような構成を備えるセンサ１００は、例えば図２および図３中にブロック矢印で示すように、測定対象である流体、例えばガス（気体）の流通する方向に沿って、温度センサ１１ｃ、ヒータ１１ｂ、および温度センサ１１ｄが順に並ぶように配置される。この場合、温度センサ１１ｃは、ヒータ１１ｂよりも上流側（図２において上側、図３において左側）に設けられた上流側温度センサとして機能し、温度センサ１１ｄは、ヒータ１１ｂよりも下流側（図２において下側、図３において右側）に設けられた下流側温度センサとして機能する。このように、ヒータ１１ｂに対して上流側に温度センサ１１ｃを配置し、下流側に温度センサ１１ｄを配置することにより、ヒータ１１ｂに対して上流の流体の温度と下流の流体の温度とをそれぞれ測定することができ、ヒータ１１ｂによって生ずる流体の温度差を、容易に測定することができる。
【００４５】
第１基板１２および第２基板１３において、検出部１１ａが設けられる部分は、後述するように、熱容量が小さいダイアフラムを構成する。周囲温度センサ１１ｅは、センサ１００が設置される管路（図示省略）を流通する流体の温度を検出する。ヒータ１１ｂは、周囲温度センサ１１ｅが検出した流体の温度よりもヒータ１１ｂの温度が一定温度高くなるように、駆動される。上流側温度センサ１１ｃは、ヒータ１１ｂよりも上流側の温度を検出するのに用いられ、下流側温度センサ１１ｄは、ヒータ１１ｂよりも下流側の温度を検出するのに用いられる。
【００４６】
ここで、管路内の流体が静止している場合、ヒータ１１ｂで加えられた熱は、上流方向および下流方向へ対称的に拡散する。したがって、上流側温度センサ１１ｃおよび下流側温度センサ１１ｄの温度は等しくなり、上流側温度センサ１１ｃおよび下流側温度センサ１１ｄの電気抵抗は等しくなる。これに対し、管路内の流体が上流から下流に流れている場合、ヒータ１１ｂで加えられた熱は、下流方向に運ばれる。したがって、上流側温度センサ１１ｃで検出される温度よりも、下流側温度センサ１１ｄで検出される温度が高くなる。
【００４７】
このような温度差は、上流側温度センサ１１ｃの電気抵抗と下流側温度センサ１１ｄの電気抵抗との間に差を生じさせる。下流側温度センサ１１ｃの電気抵抗値と上流側温度センサ１１ｄの電気抵抗値との差は、管路内の流体の速度や流量と相関関係がある。そのため、下流側温度センサ１１ｄの電気抵抗値と上流側温度センサ１１ｃの電気抵抗値との差を基に、管路を流通する流体の速度（流速）や流量を算出することができる。
【００４８】
図３に示すように、本実施形態では、センサ１００の上を流体が流通し、センサ１００が流体の速度（流速）を算出（測定）して検出する。よって、センサ１００において、第１基板１２の他方の面（図３において上面）が基板１０の検出面（表面）であり、第２基板１３の一方の面（図３において下面）が基板１０の検出面（表面）とは反対側の面（裏面）となる。
【００４９】
図２に示すように、ヒータ１１ｂ、上流側温度センサ１１ｃ、および下流側温度センサ１１ｄのぞれぞれは、第１基板１２に設けられた配線パターンを介して、６つの電極２０のいずれかに接続している。
【００５０】
本実施形態では、図１ないし図３において、基板１０が６つの電極１１ｆを備える例を示したが、これに限定されない。電極１１ｆの数は、６つ未満、または７つ以上であってもよい。
【００５１】
また、６つの電極１１ｆのそれぞれは、第２基板１３に形成された６つの凹部１４のそれぞれに配置される。
【００５２】
本実施形態では、図１ないし図３において、基板１０に６つの凹部１４が形成される例を示したが、これに限定されず、６つ未満、または、７つ以上であってもよい。また、凹部１４の平面形状は、図２に示すように、円形である場合に限定されず、例えば、矩形、楕円形など、他の形状であってもよい。さらに、凹部１４の断面形状は、図１に示すように、台形である場合に限定されず、例えば、矩形など、他の形状であってもよい。
【００５３】
図１および図３に示すように、第２基板１３の一方の面（図１および図３において下面）には、第１基板１２に設けられた検出部１１ａに対応する位置に、他の部分よりへこんで（くぼんで）いる凹部１５が形成されている。これにより、第１基板１２の他方の面（図１および図３において上面）および第２基板１３の凹部１５を所定の厚さに設定することで、検出部１１ａが所望の検出感度を維持しつつ（保ちつつ）、検出部１１ａを覆う部分は、流体に含まれるゴミや塵などのダストが衝突したときに、検出部１１ａを保護し得る機械的強度を備えることができる。また、検出部１１ａを覆う部分は、基板１０の他の部分と比較して、熱容量の小さいダイアフラムを形成することできる。
【００５４】
図２および図３に示すように、第１基板１２および第２基板１３には、検出部１１ａを挟んで検出部１１ａの両側（図２において上側と下側、図３において左側と右側）に一組の貫通孔１６，１７が形成されている。図３に示すように、貫通孔１６，１７は、第１基板１２の他方の面（図３において上面）から第２基板１３の一方の面（図３において下面）まで貫通し、第１基板１２の上面側、すなわち、基板１０の検出面（表面）側と、第２基板１３の下面に設けられた凹部１５とを連通している。また、貫通孔１６は検出部１１ａに対して上流側（図２において上側、図３において左側）に配置されて上流側貫通孔として機能し、貫通孔１７は検出部１１ａに対して下流側（図２において下側、図３において右側）に配置されて下流側貫通孔として機能する。このように、第１基板１２および第２基板１３に上流側貫通孔１６と下流側貫通孔１７とを形成することにより、検出部１１ａを覆う部分、すなわち、ダイアフラムを熱絶縁することができるとともに、センサ１００において、第１基板１２の上面、すなわち、基板１０の検出面（表面）側における圧力と、第２基板１３の下面、すなわち、基板１０の検出面（表面）とは反対側の面（裏面）側における圧力との差（差圧）を小さくすることができる。
【００５５】
図４は、一実施形態におけるセンサの他の例を説明する側方断面図である。本実施形態では、図１において、ヘッダー２０の上面に基板１０を設ける例を示したが、これに限定されない。図２に示すように、基板１０の一部をヘッダー２０に埋め込んで設けるようにしてもよい。この場合においても、基板１０の検出面（表面）の上を流体が流通し、センサ１００が流体の速度（流速）を検出することが可能である。
【００５６】
次に、図１に示したセンサ１００の製造方法の一例を説明する。
【００５７】
図５ないし図１１は、図１に示したセンサ１００の製造方法の一例を説明する側方断面図である。なお、図５ないし図１１は、図２に示したＩ−Ｉ線矢視方向断面図である。最初に、図５に示すように、第１基板１２の元となる部材として板状の第１ウエハＡを用意する。第１ウエハＡは、例えば、５００［μｍ］程度の厚さを有している。
【００５８】
次に、図６に示すように、第１ウエハＡの一方の面（図６において上面）に、スパッタリング法、ＭＯＣＶＤ法、真空蒸着法などの方法により、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などの金属を付着させ、検出部１１ａおよび各電極１１ｆを含むセンサ回路を構成する各要素を形成（パターニング）する。また、同様の方法により、配線パターンを形成（パターニング）する。
【００５９】
次に、第２基板１３の元となる部材として、第１ウエハＡと同様に、板状の第２ウエハＢを用意し、図７に示すように、第２ウエハＢの一方の面（図７において上面）の中央部に、ドリルなどを用いた機械加工により座ぐりのような凹みを形成する。これにより、図１および図３に示した基板１０の凹部１５が形成される。また、第２ウエハＢにおいて、後述する第１ウエハＡと第２ウエハＢとの接合の際に第１ウエハＡに設けられた各電極２０に対応する位置に、貫通孔を形成する。これにより、図１に示した基板１０の凹部１４が形成される。同様に、第２ウエハＢにおいて、第１ウエハＡと第２ウエハＢとの接合の際に第１ウエハＡに設けられたセンサ回路の検出部１１ａおよび配線パターンに対応する位置に、それぞれ座ぐりのような所定の深さの凹みを形成する。これにより、第１ウエハＡと第２ウエハＡとの接合時に、第１ウエハＡに設けられた検出部１１ａおよび配線パターンによって段差が生じて接合不良となるのを防止することができる。なお、後述する第１ウエハＡと第２ウエハＢとの接合に、耐食性の接着剤を用いる場合には、配線パターンに対応する位置に座ぐりを形成する必要はない。
【００６０】
次に、図８に示すように、図６に示す第１ウエハＡの上面に、図７に示す第２ウエハＢの下面を載置し、第１ウエハＡの上面と第２ウエハＢの下面とを接合する。これにより、第１ウエハＡの上面に設けられた検出部１１ａは、第１ウエハＡおよび第２ウエハＢによって被覆される。
【００６１】
接合方法としては、例えば、拡散接合、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを用いたイオンビームを接合する両面に照射して活性化してから接合する表面活性化接合（常温接合）、金や銀などのろう材を接合する両面に付けてから接合するろう付け、陽極接合、耐食性接着剤を使用した接着などが挙げられる。
【００６２】
次に、図９に示すように、第１ウエハＡにおいて検出部１１ａおよび電極２０が設けられた面（図９において上面）と反対の面（図９において下面）を研磨し、図９において破線で示す部分を削り、第１ウエハＡを所定の厚さに調整する。調整後の第１ウエハＡの厚さは、例えば、５０［μｍ］程度である。
【００６３】
このようにして、前述したセンサ回路を内部に含み、一方の面（図９において上面）に凹部１４が形成された基板１０が製造（形成）される。
【００６４】
この基板１０では、検出部１１ａが第１基板１２の一方の面（図９において上面）に設けられ、第１基板１２の一方の面（図９において上面）と第２基板１３の他方の面（図９において下面）とが接合されるので、検出部１１ａは、第１基板１２と第２基板１３との間に配置される。これにより、検出部１１ａが外部に対して露出する（曝される）ことがない。また、第１基板１２と第２基板１３との間から所定の腐食性物質が浸食（侵入）するのを防止することが可能となる。
【００６５】
また、研磨により第１基板１２の厚さが調整され、第２基板１３の一方の面（図９において上面）において、第１基板１２に設けられた検出部１１ａに対応する位置に、凹部１５が形成されるので、検出部１１ａを被覆する部分は、第１基板１２および第２基板１３の他の部分と比較して、厚さが薄くなる。これにより、検出部１１ａを被覆する部分は、熱容量の小さいダイアフラムを形成することができる。さらに、このダイアフラム部分は、チップ全体または局所的にウェットエッチング法、ドライエッチング法を施すことにより、厚さを薄くすることができ、例えば、１０〜１００［μｍ］程度の厚さにすることができる。
【００６６】
次に、図１０に示すように、各凹部１４に導電性接合材１８を注入し、導電性接合材１８が各凹部１４に充填される。
【００６７】
次に、図１１に示すように、導電性接合材１８が充填された各凹部１４に各電極ピン３０の一端部（図１１において下端部）を挿入し、各電極１１ｆに電気的に接続させる。そして、例えば、導電性接合材１８が導電性接着剤の場合、導電性接着剤を所定温度で所定時間加熱して導電性接着剤に含まれるバインダーを硬化、収縮させ、各凹部１４に挿入された各電極ピン３０を固定する。
【００６８】
本実施形態では、基板１０に形成された各凹部１４に導電性接合材１８を充填した後、各凹部１４に各電極ピン３０を挿入する例を示したが、これに限定されず、各凹部１４に各電極ピン３０の一端部（図１０において下端部）を挿入した後、各凹部１４に導電性接合材１８を充填してもよい。
【００６９】
次に、図１１に示した基板１０を上下逆さまにし、基板１０の下面から突出する各電極ピン３０の他端部（図１１において上端部）が、ヘッダー２０の各信号孔２１を通るように配置する。そして、ヘッダー２０の上面に基板１０の下面を載置し、基板１０の下面とヘッダー２０の上面とを、例えば、陽極接合、活性化接合、ろう付け、接着剤接合などにより、接合する。このようにして、図１に示したセンサ１００が製造される。
【００７０】
本実施形態では、センサ１００の一例としてフローセンサを示したが、これに限定されない。センサ１００は、所定の物理量を検出可能なものであれば、例えば、温度センサ、圧力センサ、湿度センサ、ジャイロセンサ、加速度センサ、光センサ、位置センサなどの他の種類のセンサであってもよい。
【００７１】
また、本実施形態では、基板１０が第１基板１２および第２基板１３を含んで構成される例を示したが、これに限定されない。基板１０は、センサ回路を内部に含んでいれば、１つの基板、または、３つ以上の基板で構成されていてもよい。
【００７２】
このように、本実施形態におけるセンサ１００およびセンサ製造方法によれば、基板１０を構成する第１基板１２および第２基板１３が、腐食性物質に対して耐食性を有する。これにより、腐食性物質に対して基板１０を露出する（さらす）場合に、センサ１００の耐食構造（耐食性を有する構造）を実現することができる。また、ケース（筐体）にセンサを収納する場合と比較して、センサ１００を小型化することができる。
【００７３】
また、ヘッダー２０も腐食性物質に対して耐食性を有する。これにより、腐食性物質に対してヘッダー２０を露出する（さらす）場合に、センサ１００の耐食構造（耐食性を有する構造）を実現することができる。また、ケース（筐体）にセンサを収納する場合と比較して、センサ１００を小型化することができる。
【００７４】
さらに、各電極ピン３０の一端部（図１において上端部）が基板１０のセンサ回路に電気的に接続し、各電極ピン３０の他端部（図１において下端部）が基板１０の一方の面（図１において下面）から突出するので、各電極ピン３０の他端部を、他の回路基板や他の電気機器に直接接続することが可能となる。これにより、他の回路基板や他の電気機器に接続するための接続手段（接続構造）を設ける必要がなく、センサ１００の構成（構造）を簡易化し、センサ１００を小型化することができる。また、基板１０のセンサ回路と他の回路基板や他の電気機器とを、各電極ピン３０を介して接続することが可能となるので、貫通電極を使用する場合と比較して、電気的に接続する箇所を減らすことができ、センサ１００の信頼性を高めることができる。
【００７５】
なお、前述の実施形態の構成は、組み合わせたり或いは一部の構成部分を入れ替えたりしたりしてもよい。また、本発明の構成は前述の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１０…基板
１１ａ…検出部
１１ｂ…ヒータ（抵抗素子）
１１ｃ…上流側温度センサ（抵抗素子）
１１ｄ…下流側温度センサ（抵抗素子）
１１ｅ…周囲温度センサ
１１ｆ…電極
１２…第１基板
１３…第２基板
１４…凹部
１５…凹部
１６…貫通孔
１７…貫通孔
１８…導電性接合材
２０…ヘッダー（台座）
２１…信号孔
３０…電極ピン（電極部材）
１００…センサ
Ａ…基板
【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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