(57)【要約】【課題】検出部を有する半導体チップによりガス中に含まれる物質を検出するセンサにおいて、半導体チップの電極部を保護材によって保護する工程を低コストで実施できるようにする。【解決手段】上面と右側面とが開放されたケース主部２の底壁部２ａに、半導体チップ５を電極１１側が左側となるように装着して当該半導体チップ５の電極１１とケース主部２の接続端子７との間をボンディングワイヤ１２により接続する。その後、ケース主部２を治具１４に、半導体チップ５の電極１１が下、検出部９が上となるように傾けた状態にセットする。この状態でケース主部２内に流動性を有するシリコンゲルなどの保護材１３を注ぎ、半導体チップ５の電極１１とケース主部２の接続端子７とボンディングワイヤ１２とを保護材１３内に埋め込む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス中の物質を検出する検出部を有した半導体チップをケース内に配設してなるセンサの製造方法において、
前記ケースの少なくとも一面を構成するケース主部に前記半導体チップを装着して当該半導体チップに設けられた電極と前記ケース主部に設けられた電極とをボンディング材により接続した後、
前記ケース主部を、前記半導体チップの前記電極が下、前記検出部が上となるように傾け、この状態で前記ケース主部に流動性を有する保護材を注いで前記半導体チップの電極と前記ケース主部の電極と前記ボンディング材とを前記保護材内に埋め込み、
当該保護材が固まった後、前記ケース主部に前記ケースの他の面を構成する蓋部を取り付けてなるセンサの製造方法。
【請求項２】
前記ケース主部は、底壁部とこの底壁部の３辺に立設された縦壁部とから構成され、前記半導体チップは、前記ケース主部の底壁部に、前記電極側が３辺の縦壁面に囲まれた側に位置するように装着されることを特徴とする請求項１記載のセンサの製造方法。
【請求項３】
前記ケース主部は、前記保護材の注入時に、当該ケース主部を傾いた状態に保持するための凹部を形成した治具にセットされることを特徴とする請求項１または２記載のセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス中の物質を検出するセンサであって、特に検出部を有した半導体チップをケース内に配設してなるセンサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
センサにあっては、近年、半導体化が進んでいる。半導体センサは、ＣＭＯＳなどで培われたシリコン半導体プロセスを用いることで、小型で安価に提供できるという特徴を有している。シリコン半導体プロセスでは、電極として一般にアルミが用いられるが、アルミ電極は酸化、腐食し易いという問題がある。このため、従来では、アルミ電極を用いる場合には、半導体チップ全体をシリコンゲル等の保護材によって覆い、アルミ電極が酸化、腐食しないようにしている。
【０００３】
しかしながら、湿度センサのようなガス中の物質を検出するセンサでは、湿度を直接的に検出する検出部はガス中に晒しておかなければならない。このようなセンサにあっては、半導体チップの電極だけを樹脂コーティングしてガスに晒されないようにしている。また、樹脂成形により半導体チップの電極部を覆う樹脂部を形成するようにしたものもある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
国際公開第０１／４０７８４Ａ２パンフレット
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
半導体チップのアルミ電極だけを樹脂コーティングして電極を保護するものでは、検出部に樹脂が付かないように注意しながら電極部だけにコーティングする作業は時間がかかり生産性に劣る。
【０００６】
また、特許文献１の樹脂成形により電極部を樹脂で覆うものでは、半導体チップを装着したベース上に、電極側と検出部側とに分ける仕切壁を有したハウジングを装着し、そのハウジングの電極側の空間に樹脂を注入する構成である。ところが、ハウジングの仕切壁は、半導体チップを痛めないようにするために、半導体チップとの間に僅かな隙間が形成されるような寸法に形成され、しかも、その隙間から樹脂が検出部側へ流れ出ないようにするために、仕切壁の厚さを厚くしている。このような仕切壁を持つハウジングは製造コストが高くなり、センサとしてのコストを上昇させる。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、半導体チップを用いてガス中に含まれる物質を検出するセンサにおいて、半導体チップの電極を低コストで保護材によって保護することができるセンサの製造方法を提供することにある、
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のセンサの製造方法は、ガス中の物質を検出する検出部を有した半導体チップをケース内に配設してなるセンサを対象とし、ケースの少なくとも一面を構成するケース主部に半導体チップを装着して当該半導体チップに設けられた電極とケース主部に設けられた電極とをボンディング材により接続した後、
ケース主部を、半導体チップの電極が下、検出部が上となるように傾け、この状態でケース主部に流動性を有する保護材を注いで半導体チップの電極とケース主部の電極とボンディング材とを保護材内に埋め込み、
当該保護材が固まった後、ケース主部にケースの他の面を構成する蓋部を取り付けるようにしたものである。
この方法によれば、ケース主部の傾きと注入する保護材の量とを適量に定めることで、検出部に保護材を付着させてしまうことなく、電極部分を保護材によって覆うことができる。
【０００９】
この場合、ケース主部を、底壁部とこの底壁部の３辺に立設された縦壁部とから構成し、半導体チップを、ケース主部の底壁部に、電極側が３辺の縦壁面に囲まれた側に位置するように装着することができる。
このようにすれば、ケース主部が箱状になるので、注入した保護材を、ケース主部それ自身の中に溜めて固めることができる。
【００１０】
また、ケース主部を傾いた状態に保持するための凹部を形成した治具にセットするようにしても良い。
このような治具を用いれば、ケース主部を常に一定の傾き角にセットできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を湿度センサに適用した一実施形態につき図１乃至図４を参照しながら説明する。
図４に示すように湿度センサ１は、ケース主部２に蓋３を被せて構成されたケース４内に半導体チップ５を配設して構成されている。ケース主部２はプラスチック製で、図３に示すように、底壁部２ａの前、後、左の３辺に前、後、左の各縦壁部２ｂ〜２ｄを形成して構成されている。蓋３は同じくプラスチック製で、上壁部３ａの右辺に右縦壁部３ｂを形成して構成され、上壁部３ａには外気をケース１内に導入するための通気部としての多数の通気孔６が形成されている。そして、ケース主部２の底壁部２ａの図示左側に、半導体チップ５の検出信号を外部に出力するための電極としての接続端子７がインサート成形されている。この実施例では、接続端子７の先端部分は左縦壁部２ｃから外方に突出され、この突出部分に図示しない外部コネクタが接続されるようになっている。
【００１２】
半導体チップ５は、半導体基板８上の一端側に、空気中の湿度に応じた検出信号を出力する検出部９、中間部分に検出部９の検出信号を処理する信号処理回路１０、他端側に信号処理回路１０により処理された検出信号を出力する電極１１が形成されている。この実施例では、電極１１はアルミからなり、蒸着によって形成されたものである。
【００１３】
このような半導体チップ５は、ケース主部２の底壁部２ａ上に、電極１１が左側、検出部９が右側に位置するようにして接着剤による接着などによって固着されている。この半導体チップ５の電極１１と接続端子１０とはボンディング材としてのアルミ線或は金線などからなるボンディングワイヤ１２によって接続されている。そして、半導体チップ５の電極１１、接続端子１０、ボンディングワイヤ１２はケース主部２内の左側部分に充填された例えばシリコンゲルからなる保護材１３によって覆われている。これによりアルミ製の電極１１やボンディングワイヤ１２などが腐食したりすることが防止される。
【００１４】
次に上記構成の湿度センサ１の製造手順について説明する。
まず、半導体チップ５をケース主部２の底壁部２ａ上に接着し、半導体チップ５の電極１１と接続端子７とをボンディングワイヤ１２により接続する。次に、ケース主部２を治具１４にセットする。
【００１５】
この治具１４は、図２に示すように、ケース主部２を左側が下となるように傾けて収容できるような断面直角三角形の凹部１５を有しており、この凹部１５の内面のうち、前後両面１５ａ，１５ｂは垂直面とされてケース主部２の前後両縦壁部２ｂ，２ｃに接し、左右両面１５ｃ，１５ｄは傾斜面とされてケース主部２の左縦壁部２ｄ，底壁部２ａに接するようになっている。また、治具１４には、ケース主部２を凹部１５に収容するとき、突出する接続端子７の逃げとなる溝１６が凹部１５に連なるようにして形成されている。
【００１６】
このような治具１４の凹部１５に図１に示すようにケース主部２を、半導体チップ５の検出部９が上で、電極１１が下となるように収容する。これによりケース主部２は治具１４によって所定角度αだけ傾けられた状態に保持される。この状態で、ケース主部２内の左側に流動性を有するシリコンゲル（保護材１３）を図示しない注入装置のノズルから注入する。このときのシリコンゲルの注入量は、ケース主部２の傾き角α、電極１１の位置、ボンディングワイヤ１２の高さなどに応じた量として予め定められ、その量だけ注入することにより、電極１１、ボンディングワイヤ１２、接続端子７のケース主部２内側の端部はシリコンゲル中に埋め込まれるようになる。
【００１７】
注入されたシリコンゲルはその後、熱風などによって加熱され、固化する。そして、シリコンゲルが固まって流動性を失なったところでケース主部２を治具１４から取り出し、その後、ケース主部２に蓋３を被せて接着或はねじ止めなどによって固定する。
【００１８】
このように本実施例によれば、傾いた状態に保持したケース主部２内に保護材１３を注入するだけで、検出部９に保護材１３を付着させてしまうことなく、容易に電極１１、ボンディングワイヤ１２、接続端子７を覆うことができる。しかも、ケース主部２自体が保護材１３の成形型となる上、ケース４内を電極１１側に検出部９側とに仕切ったり、電極１１側に注入した保護材１３が検出部９側へ流れることを防止したりするための構造も必要ないので、安価に保護材１３を成形することができる。
【００１９】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定されるものではなく、以下のような拡張或は変更が可能である。
ケース主部２としては、図５に示す他の構成例１のように、ケース４の各面のうち底壁部２ａと左縦壁部２ｄだけで構成し、保護材１３の注入時には、治具１４の凹部１５の前後両面１５ａ，１５ｂに離型剤を塗布しておき、ケース主部２を凹部１５に入れて傾斜させた状態で保護材１３（シリコンゲル）を注入するようにしても良い。このように治具１３の凹部１５を保護材１３の成形型として利用するようにしても良い。
また、ケース主部２としては、図６に示す他の構成例２のように、ケース４の各面のうち底壁面２ａの一面だけで構成したものとし、保護材１３の注入時には、図７に示すように治具１４の凹部１５の前後両面１５ａ，１５ｂと左斜面１５ｃに離型剤１７を塗布しておき、ケース主部２を凹部１５に傾けて保持した状態で保護材１３（シリコンゲル）を注入するようにしても良い。この場合、接続端子７としては底壁部２ａから突出しない形態（左側端面と面一の形態）としてケース主部２を凹部１５にセットしたとき、ケース主部２と凹部１５の左斜面１５ｃとの間に隙間ができないようにすることが好ましい。
保護材１３としては、フロロシリコンゲルなどであっても良い。保護材１３はゲルの方が弾性固体となるので、熱膨張差が生じるような場合にボンディングワイヤ１２などに悪影響を及ぼす恐れがないので好ましいが、必ずしもゲルである必要はない。
ボンディング材はボンディングワイヤ１２に限られない。
ケース４は６面が全て閉じられた直方体である必要はなく、一面、或は複数面、或は一面のうちの半分が開放されていても良い。また、直方体である必要はない。
本発明は湿度センサに限られるものではなく、ガス中の物質を検出するセンサに広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図
【図２】治具の斜視図
【図３】湿度センサの分解斜視図
【図４】湿度センサの断面図
【図５】本発明のケース主部の他の構成例１を示す斜視図
【図６】本発明のケース主部の他の構成例２を示す斜視図
【図７】治具へのセット状態を示す断面図
【符号の説明】
図中、１は湿度センサ、２はケース主部、３は蓋、４はケース、５は半導体チップ、７は接続端子（電極）、９は検出部、１１は電極、１２はボンディングワイヤ（ボンディング材）、１３は保護材、１４は治具、１５は凹部である。
【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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