專利名稱：濕度傳感器和具有濕度檢測功能的組合傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種濕度傳感器和一種具有濕度檢測功能(結構)的組合傳感器。
背景技術：
例如，在美國專利NO.6742387(對應于JP-A-2003-156464)中描述了一種電容變化型濕度傳感器。這種濕度傳感器用于檢測室內的濕度以進行空調機的濕度調節(jié)，或者用于檢測戶外的濕度以進行天氣觀測。
當簡單地稱為濕度時，通常存在相對濕度和絕對濕度。在相對濕度中，用百分比表示大氣中實際包含的水蒸氣的量與在該溫度下大氣中能夠包含的水蒸氣的最大量(飽和水蒸氣壓力)的比。在絕對濕度中，用克數(shù)表示在一個大氣壓下包含在一立方米空氣中的水蒸氣的量。這里所述的濕度傳感器通常用作檢測上述相對濕度的傳感器。
在該濕度傳感器中，例如，作為絕緣膜的氧化硅膜形成在硅襯底上。一對梳齒狀的電極形成在氧化硅膜上，使得在同一表面上相互隔開并彼此相對。氮化硅膜作為保護膜形成在這對電極上。電容值隨濕度而變化的濕度傳感膜形成在氮化硅膜上，以覆蓋兩個電極。
這里，構造出形成濕度傳感膜的區(qū)域，作為感知濕度的濕度傳感部分。當濕氣進入到濕度傳感膜的內部時，因為水分子的介電常數(shù)大，所以濕度傳感膜的介電常數(shù)隨進入的濕氣量顯著變化。結果，兩電極之間的電容值也變化。在濕度傳感部分中，因為該對電極之間的電容值隨傳感器周圍的濕度變化而變化，所以根據(jù)該電容值變化可以檢測濕度。
如上所述，濕度傳感器作為用于空調機的濕度調節(jié)的傳感器而檢測室內濕度，或者用于天氣觀測而檢測戶外濕度等，在該濕度傳感器中，根據(jù)濕度傳感膜的介電常數(shù)的變化，即，根據(jù)該對電極之間的電容值的變化，可以適當?shù)貦z測出濕度。
另一方面，近年來，期望更精確地測量供應到發(fā)動機的進氣量，以便于最優(yōu)化發(fā)動機的電子控制燃料注入中的空氣燃料比。作為測量這種進氣量的方法有，通過使用例如空氣流量計直接測量進氣量的質量流量系統(tǒng)(L-EFI)，以及結合壓力傳感器和溫度傳感器并通過發(fā)動機的轉數(shù)和進氣管壓力推測每一周期供應到發(fā)動機的空氣量的轉速密度系統(tǒng)(D-EFI)。然而，在這些系統(tǒng)的每一個中，因為不能將空氣中含有的水蒸氣從空氣中分離出去，所以未分離的量變成了誤差。因此認為，將濕度和進氣量一同進行檢測，并通過該濕度檢測更精確地測量空氣量的方法，是為了在將來提供更高精度的發(fā)動機控制。
然而，當濕度傳感器裝配在發(fā)動機的進氣系統(tǒng)中，例如，在進氣歧管內等，以便于通過這種方式精確地測量進氣量時，以下缺點重新成為不可忽視的問題。即，這種進氣歧管的內部位于存在諸如發(fā)動機油、碳、燃料等多種污染物的惡劣環(huán)境中。因此，當濕度傳感器裝配在這種環(huán)境中時，所擔心的是，這樣的污染物粘附在濕度傳感器的濕度傳感部分上。如果這些污染物粘附在濕度傳感部分上，穿過濕度傳感膜的濕氣流就會受到阻礙。因此，大大降低了濕度傳感器的響應性。另外，由于不能將污染物的介電常數(shù)和濕度傳感膜的介電常數(shù)區(qū)分開，所以濕度傳感器的測量值發(fā)生改變。
在組合傳感器中也產(chǎn)生了這樣的問題，組合傳感器被認為在轉速密度系統(tǒng)(D-EFI)中尤其有效，并具有通過將例如壓力傳感器、溫度傳感器等和濕度傳感器結合在一起所提供的濕度檢測功能。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種濕度傳感器，即使當該濕度傳感器裝配在諸如發(fā)動機的進氣系統(tǒng)這樣的惡劣環(huán)境下時，該濕度傳感器也能夠以高精度檢測濕度。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種組合傳感器，該組合傳感器包括具有濕度檢測功能的芯片。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，濕度傳感器包括樹脂模制體，其具有作為阻擋體(barrage)的壁部分；芯片構件，其至少具有濕度傳感功能，附著并固定到樹脂模制體在壁部分內的部分上；以及端子導體，其插入模塑(insert-molded)在樹脂模制體中，并部分地引出至樹脂模制體的外部。這里，該端子導體電連接到樹脂模制體的壁部分內的芯片構件上。在濕度傳感器中，具有濕度傳感特性的保護材料填充到壁部分內，并覆蓋芯片構件和端子導體的整個電連接部分。
因此，所填充的具有濕度傳感特性的保護材料的表面面積大大加寬。因此，即使當上述污染物粘附到該濕度傳感器時，只要污染物沒有完全覆蓋所填充的具有濕度傳感特性的保護材料的表面，濕氣從除了所覆蓋部分之外的部分通過具有濕度傳感特性的保護材料進入。因此，該濕度傳感器的功能沒有損壞。即，通過這種表面面積的差異，相對于污染物粘附的防污染量大大改進。另外，通過填充具有濕度傳感特性的保護材料，使得具有濕度傳感特性的保護材料的表面和本身作為濕度傳感器運行的芯片的該對電極之間的距離保持足夠長。因此，即使當粘附的污染物的介電常數(shù)高時，也不會對這些電極之間的電容產(chǎn)生影響。由于吸收濕度，所填充的具有濕度傳感特性的保護材料的介電常數(shù)也確實地改變了，但是，可以將介電常數(shù)的這種改變作為經(jīng)驗值(實驗值)預先掌握。因此，通過隨后的電處理容易抵消這種改變量。
例如，芯片構件可以由單個芯片或多個芯片中的一種構成，該單個芯片是通過將具有濕度傳感功能的濕度傳感部分和用于對來自濕度傳感部分的濕度信息進行電處理的處理電路作為整體結合在一起而形成的，該多個芯片是通過將具有濕度傳感部分的芯片和用于對來自具有濕度傳感部分的芯片的濕度信息進行電處理的處理電路芯片分別結合在一起而形成的。
或者，芯片構件可以由作為濕度傳感部分運行的多個芯片和用于對來自這些芯片中的每一個的濕度信息進行電綜合處理的處理電路芯片構成。在這種情況下，作為濕度傳感部分運行的芯片可以與處理電路芯片分別結合在一起。另外，作為濕度傳感部分運行的芯片可以由三個或者多于三個的奇數(shù)個芯片構成，并且處理電路芯片利用來自這些芯片的信號，通過多數(shù)判定來處理濕度信息。
另外，保護材料可以覆蓋所有的芯片構件和電連接部分。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，濕度傳感器包括樹脂模制體，其具有作為阻擋體的壁部分；至少具有濕度傳感功能的芯片；以及處理電路芯片，用于對來自具有濕度傳感功能的芯片的濕度信息進行電處理。這里，處理電路芯片附著并固定到樹脂模制體在壁部分內的部分上。另外，端子導體插入模塑在樹脂模制體中，并部分地引出至樹脂模制體的外部，并且端子導體電連接到樹脂模制體的壁部分內的處理電路芯片上。在濕度傳感器中，具有濕度傳感特性的保護材料填充在壁部分內，并覆蓋處理電路芯片和端子導體的整個電連接部分，具有濕度傳感功能的芯片由具有金屬凸塊的倒裝芯片構成，并具有裝配在提供了金屬凸塊的裝配表面上的濕度傳感部分，并且具有濕度傳感功能的該芯片通過金屬凸塊電連接到處理電路芯片上，并通過該電連接貼附在該處理電路芯片上。在這種情況下，可以有效地保護具有濕度傳感功能的芯片。
例如，屏蔽板裝配在具有濕度傳感功能的芯片的裝配表面的背面上，其可以覆蓋具有濕度傳感功能的芯片以及該芯片的周圍。另外，填充在壁部分內的保護材料可以覆蓋包括具有濕度傳感功能的芯片、處理電路芯片以及具有濕度傳感功能的芯片和處理電路芯片的電連接部分的整個區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，組合傳感器包括樹脂模制體，其具有作為阻擋體的壁部分；芯片構件，其至少具有濕度傳感功能和壓力傳感功能的，固定到樹脂模制體在壁部分內的部分上；以及端子導體，其插入模塑在樹脂模制體中，并部分地引出至樹脂模制體的外部。這里，端子導體電連接到樹脂模制體的壁部分內的芯片構件上，并且具有濕度傳感特性和壓力傳感特性的保護材料填充在壁部分內，并覆蓋芯片構件和端子導體的整個電連接部分。
因此，所填充的具有濕度傳感特性的保護材料的表面面積大大加寬。因此，即使當污染物粘附到該組合傳感器時，只要污染物沒有完全覆蓋所填充的具有濕度傳感特性的保護材料的表面，濕氣從除了所覆蓋部分之外的部分通過具有濕度傳感特性的該保護材料進入。因此，該濕度傳感器的功能沒有損壞。即，相對于污染物粘附的防污染量大大改進。
例如，芯片構件可以由單個芯片構成，該單個芯片是通過將具有濕度傳感功能的濕度傳感部分、具有壓力傳感功能的壓力傳感部分以及用于對來自濕度傳感部分的濕度信息和來自壓力傳感部分的壓力信息進行電處理的處理電路作為整體結合在一起而形成的。
或者，芯片構件可以由其中結合了具有濕度傳感功能的濕度傳感部分和具有壓力傳感功能的壓力傳感部分的芯片以及用于對來自具有濕度傳感部分和壓力傳感部分的芯片的信息進行電處理的處理電路芯片構成。
另外，芯片構件可以由具有濕度傳感功能的芯片和包括具有壓力傳感功能的壓力傳感部分的處理電路芯片構成。在這種情況下，處理電路芯片對來自具有濕度傳感功能的芯片的信息和來自壓力傳感部分的信息進行電處理。
或者，芯片構件可以由具有壓力傳感功能的芯片和包括具有濕度傳感功能的濕度傳感部分的處理電路芯片構成。在這種情況下，處理電路芯片對來自具有壓力傳感功能的芯片的信息和來自濕度傳感部分的信息進行電處理。
另外，芯片構件可以由具有濕度傳感功能的芯片、具有壓力傳感功能的芯片、以及用于對來自具有壓力傳感功能的芯片的信息和來自具有濕度傳感功能的芯片的信息進行電處理的處理電路芯片構成。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，組合傳感器包括濕度芯片，其至少具有濕度傳感功能，并固定到樹脂模制體在壁部分內的部分上；壓力芯片，其至少具有壓力傳感功能，并固定到樹脂模制體在壁部分內的部分上；以及端子導體，其插入模塑在樹脂模制體中，并部分引出至樹脂模制體的外部。在該組合傳感器中，端子導體電連接到樹脂模制體的壁部分內的濕度芯片和壓力芯片上，并且具有濕度傳感特性和壓力傳感特性的保護材料填充在壁部分內，并覆蓋芯片和端子導體的整個電連接部分。另外，至少濕度芯片被獨立地提供，并具有用于檢測濕度的濕度傳感部分，濕度芯片的濕度傳感部分被比樹脂模制體的壁部分高的分隔壁所包圍，并且該分隔壁選擇性的將濕度傳感部分和填充在樹脂模制體的壁部分內的保護材料分隔開。因此，濕度傳感部分可以精確地檢測濕度。
在這種情況下，可以提供一種其厚度比保護材料的厚度薄的保護膜，以覆蓋與保護材料分隔開的濕度傳感部分。另外，可以在樹脂模制體的壁部分的外側設置溫度檢測元件。


以下通過參考附圖對優(yōu)選實施例進行具體描述，本發(fā)明的上述以及其它的目的、特征和優(yōu)點將變得更加明顯，其中圖1A是表出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的濕度傳感器的平面圖，以及，圖1B是示出了沿著圖1A中的線IB-IB得到的濕度傳感器的橫截面圖；圖2是表示根據(jù)第一實施例的濕度傳感器的濕度傳感器芯片的平面圖；圖3是沿圖2中的線III-III得到的透視截面圖；圖4是表示根據(jù)第一實施例的濕度傳感器的電連接結構的框圖；圖5是表示濕度傳感器設置在發(fā)動機的進氣通道內的例子的示意圖；圖6是表示根據(jù)第一實施例的變形的濕度傳感器的框圖；圖7是表示根據(jù)第一實施例的另一種變形的濕度傳感器的橫截面圖；圖8是表示根據(jù)第一實施例的另一種變形的濕度傳感器的橫截面圖；圖9是表示根據(jù)第一實施例的另一種變形的濕度傳感器的橫截面圖；圖10A是表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的具有濕度檢測功能的組合傳感器的平面圖，以及，圖10B是示出了沿著圖10A中的線XB-XB得到的組合傳感器的橫截面圖；圖11是表示組合傳感器設置在發(fā)動機的進氣通道內的例子的示意圖；圖12是表示根據(jù)第二實施例的變形的組合傳感器的橫截面圖；圖13是表示根據(jù)第二實施例的另一種變形的組合傳感器的橫截面圖；圖14A是表示根據(jù)第二實施例的另一種變形具有濕度檢測功能的組合傳感器的平面圖，以及，圖14B是表示沿著圖14A中的線XIVB-XIVB得到的組合傳感器的橫截面圖。
優(yōu)選實施例的詳細說明(第一實施例)將參考圖1A至圖9描述第一實施例及其變形。
如圖1A和1B所示，將濕度傳感器插入模塑到在其邊界具有作為阻擋體的壁部分2的樹脂模制體3中，使得作為傳感器端子的導體1(端子導體)部分地引出至外部。作為濕度傳感器運行的濕度傳感器芯片4和用于對從濕度傳感器芯片4獲得的濕度信息進行電處理的處理電路芯片5分別被結合、聯(lián)結并固定到該樹脂模制體3的中間部分，即，壁部分2的內部。
聯(lián)結并固定的濕度傳感器芯片4、處理電路芯片5以及作為傳感器端子的導體1通過樹脂模制體3的壁部分2內部的接合線6進行電連接。填充在作為阻擋體的壁部分2內的具有濕度傳感特性的保護材料7覆蓋包括接合線6的整個電連接部分。
接下來，將參考圖2和3說明在這個濕度傳感器中采用的濕度傳感器芯片4的結構。
如圖2中濕度傳感器芯片4的平面結構所示，該濕度傳感器芯片4是所謂的電容變化型濕度傳感器，并且由濕度傳感部分40a和基準部分40b構成的。濕度傳感部分40a是由通過介質膜絕緣的梳齒狀電極(配線)43a、43b以及被設置用于覆蓋這些電極43a、43b與介質膜的濕度傳感膜45構成的。類似地，基準部分40b是由通過介質膜絕緣的梳齒狀電極(配線)43b、43c構成的。
如圖3所示，例如，在濕度傳感部分40a中，在硅襯底41上形成氧化膜(SiO2)42之后，利用鋁(Al)等形成電極43a、43b。之后，例如，通過等離子體CVD(化學汽相沉積)法沉積并形成作為介質膜的氮化膜(P-SiN)44。從而，電極43a和43b之間的部分絕緣。另外，由聚酰亞胺等制成的濕度傳感膜45覆蓋在該氮化膜44上。在該實施例中，特別地，濕度傳感膜45的上部形成被具有濕度傳感特性的保護材料7覆蓋的一種形狀。保護材料7是由氟材料的凝膠(例如，氟化硅凝膠或氟凝膠)等構成的。圖3示出了污染物D粘附到部分保護材料7上的情形。例如，當濕度傳感部分40a配置在發(fā)動機的進氣歧管內部的環(huán)境中時，作為該污染物D的發(fā)動機油、碳、燃料等粘附到保護材料7上。
另一方面，省略了基準部分40b的截面結構的說明，但是該截面結構基本上成為這樣一種結構，其中，從圖3所示的結構中去除濕度傳感膜45，以及用諸如模制樹脂等這樣的不具備濕度傳感特性的適當膜材料代替濕度傳感膜45，覆蓋基準部分40b。即，只有濕度傳感部分40a具有濕度傳感膜45，并且連同基準部分40b的不具備濕度傳感特性的膜材料一起被具有濕度傳感特性的保護材料7所覆蓋。另外，在濕度傳感部分40a中，將其電容C1作為梳齒狀的電極之間的合成電容進行計算。例如，如圖3所示，將電容C1作為氮化膜44的電容C11和C13以及濕度傳感膜45的電容C12的合成電容進行計算。即，當大氣中的濕氣附著到具有濕度傳感特性的保護材料7時，濕度傳感部分40a的介電常數(shù)改變并且電容C12的值改變。從而，通過增加電容C12的改變量確定全部合成電容(電容)C1。
基準部分40b的電容C2也作為梳齒狀電極之間的合成電容被計算。即，盡管忽略了該電容C2的說明，但是將該電容C2看作作為介質膜的氮化膜的電容和氮化膜之上部分的電容之間的合成電容進行計算。在該例中，將基準部分40b設置為不暴露于外部的結構。因此，基準部分40b的合成電容(電容)C2總為不受大氣內的濕度等影響的恒定值。
接下來，將參考圖4說明該濕度傳感器的電結構的一個例子。
如圖4所示，該濕度傳感器包括作為濕度傳感器運行的濕度傳感器芯片4，和用于對從濕度傳感器芯片4獲得的濕度信息進行電處理的處理電路芯片5。在圖4中，作為濕度傳感器芯片4的等價電路，示出了該濕度傳感器芯片4的合成電容(電容)C1、C2的關系。另外，處理電路芯片5是由開關電容器電路51、采樣和保持電路(S/H)52、低通濾波器(LPF)53、放大器54等構成。
在該濕度傳感器芯片4中，將濕度的變化作為電容C1的變化進行檢測，并且從端子Po輸出電容C1相對于固定電容C2的這種變化。另外，處理電路芯片5通過端子Pin接收電容C1的這個變化，并通過開關電容器電路51將來自端子Po的電容C1的變化轉換成電壓Vo。該開關電容器電路51由運算放大器51a、與運算放大器51a的反饋通路并聯(lián)連接的電容(反饋電容)cf以及開關SW構成。引入到端子Pin的信號輸入到運算放大器51a的反相輸入端。例如，施加在端子P1和P2之間的電源電壓Vcc的一半電壓，即，“Vcc/2”的電壓施加到運算放大器51a的非反相輸入端。這里，當電容C1和電容C2彼此相等時，Vcc/2與出現(xiàn)在端子Po處的電壓相對應。
通過處理電路芯片5內未示出的脈沖產(chǎn)生電路等，形成預定頻率的交替信號，該交替信號在電壓0V和電源電壓Vcc之間相位交替且彼此相反。該交替信號被分別從處理電路芯片5的端子P1a、P2a施加到濕度傳感器芯片4的端子P1、P2。對上述開關電容器電路51的開關SW進行ON/OFF控制，該ON/OFF控制與這些交替信號(電壓)中的每一個的交替周期同步。當重復這種操作時，通過采樣和保持電路52適當?shù)夭蓸?保持由開關電容器電路51在C(電容)-V(電壓)轉換中得到的電壓Vo。該采樣-保持信號輸入到低通濾波器53，其高頻成分被去除。通過放大器54對該低通濾波器53的輸出進行增益調節(jié)之后，該調節(jié)信號通過端子T1向外輸出，作為顯示濕度信息的信號。在該濕度傳感器中，通常參考利用獨立裝配的溫度傳感器得到的溫度信息，同時計算相對濕度。
如上所述，在該濕度傳感器中，圖4中所示的濕度傳感器芯片4的端子P1、P2和端子Po打線接合(wire-bonded)到處理電路芯片5的端子P1a、P2a和端子Pin。圖4中所示的各個端子T1至T3，即，用于輸出濕度信息的端子T1和電源端子T2、T3打線接合到作為傳感器端子的導體1(圖1)。
例如，如圖5所示，具有該結構的根據(jù)該實施例的濕度傳感器裝配在發(fā)動機的進氣通道內，尤其，裝配在空氣流量計的附近，并可以用作對進氣中包含的濕度成分進行檢測的傳感器。
在發(fā)動機E的進氣通道100中，通常從進氣通道100的上游側依次裝配空氣過濾器101、空氣流量計102、節(jié)流閥103、穩(wěn)壓箱(進氣歧管)104、噴射器105等。在發(fā)動機E的進氣通道100中，通過在例如空氣流量計102的附近裝配濕度傳感器(為了簡便起見，在圖5中該濕度傳感器表示為H1)，可以檢測供應到發(fā)動機E的進氣中包含的濕度成分。通過檢測該濕度成分，根據(jù)與空氣流量計102檢測的進氣量相對應的所檢測的濕度成分，可以進行校正。因為可以精確地檢測該濕度成分，所以可以以更高的精度進行發(fā)動機E的電子控制燃料注入。
按照以上具體描述的根據(jù)該實施例的濕度傳感器，可以獲得下面的效果。
與濕度傳感器芯片4的濕度傳感部分40a(濕度傳感膜45)的表面面積比較，所填充的具有濕度傳感特性的保護材料7的表面面積顯著加寬。因此，即使當上述污染物D粘附到該濕度傳感器時，只要污染物D沒有完全覆蓋所填充的具有濕度傳感特性的保護材料7，濕氣從除了所覆蓋部分之外的部分通過具有濕度傳感特性的該保護材料7進入。因此，沒有損壞該濕度傳感器的功能。即，通過表面面積的差異，相對于污染物D粘附的防污染量大大改進了。另外，通過填充具有濕度傳感特性的保護材料7，具有濕度傳感特性的保護材料7的表面和其自身作為濕度傳感器運行的濕度傳感器芯片4的該對電極43a、43b之間的距離也保持的足夠長。因此，即使當粘附的污染物D的介電常數(shù)高時，也不會影響電極43a和43b之間的電容C1。由于濕度吸收也確實地改變了所填充的具有濕度傳感特性的保護材料7的介電常數(shù)，但是，這種介電常數(shù)的變化作為經(jīng)驗值(實驗值)可以預先獲得。因此，通過隨后的電處理容易抵消這種變化量。為了抵消這種變化量，存在一種方法，在例如處理電路芯片5中，該方法將用于抵消這種變化量的映射或運算公式等預先存儲在EPROM等中，并通過該映射或者運算公式對獲得的濕度信息進行校正。
例如，采用氟凝膠作為具有濕度傳感特性的保護材料7，可以適當?shù)乇Ｗo濕度傳感器中的藥物抗性。
通過在發(fā)動機E的進氣通道100內，尤其在空氣流量計102的附近配備該濕度傳感器H1，并利用該濕度傳感器檢測供應到該發(fā)動機E的進氣中包含的濕度成分，可以進行具有高精度的發(fā)動機E的電子控制燃料注入。
例如，適當?shù)母淖冊搶嵤├?，上述實施例還可以按照以下方式執(zhí)行。
在上述實施例中，使用了由濕度傳感器芯片4和處理電路芯片5構成的兩種芯片，但是將濕度傳感器芯片4和處理電路芯片5結合到一個芯片的結構也可以被使用。
在上述的實施例中，氟凝膠典型地用作具有濕度傳感特性的保護材料7，但是，具有濕度傳感特性的保護材料7不限于這種材料。例如，還可以采用諸如硅凝膠、氟化硅凝膠等這樣的凝膠作為具有濕度傳感特性的保護材料7。
在上述的實施例中，僅使用了一個作為濕度傳感器運行的濕度傳感器芯片4，但是，裝配多個濕度傳感器芯片4，并且如同處理電路芯片5一樣，對從這些濕度傳感器芯片中的每一個獲得的濕度信息進行電綜合處理的結構也可以被使用。根據(jù)這種結構，通過利用所填充的保護材料7的寬表面面積，可以進行具有更高可靠性的濕度檢測。
例如，如圖6所示，作為濕度傳感器運行的濕度傳感器芯片可以由三個濕度傳感器芯片4a、4b、4c構成，并且，經(jīng)由處理電路芯片5，通過多數(shù)判定，也可以對利用這些濕度傳感器芯片4a、4b、4c中的每一個得到的濕度信息進行處理。因此，可以有效地改善濕度傳感器的可靠性。當這種利用多數(shù)判斷的處理被執(zhí)行時，可以將濕度傳感器芯片的數(shù)量設置為3或更大的奇數(shù)。
另外，濕度傳感器芯片4和具有濕度傳感特性的保護材料7的配置狀態(tài)也不局限于上述實施例中的狀態(tài)。例如，如圖7所示，具有諸如焊料凸塊、金凸塊等這樣的金屬凸塊B的倒裝芯片結構被用作濕度傳感器芯片4。在金屬凸塊B的裝配側上裝配作為濕度檢測部分的濕度傳感部分40a這樣的結構可以被使用。通過使用該金屬凸塊B將濕度傳感器芯片4電連接到處理電路芯片5，可以將作為濕度傳感器運行的濕度傳感器芯片4裝配到處理電路芯片的表面上。在這種情況下，濕度傳感器芯片4的濕度傳感部分40a自身最初就得到保護，免受污染物D的粘附。因此，在這種情況下也沒有損壞濕度傳感器的功能。
或者，如圖8所示，相對于處理電路芯片5，用于覆蓋濕度傳感器芯片4的周圍和該濕度傳感器芯片4的屏蔽板S進一步裝配在具有倒裝芯片結構的濕度傳感器芯片4的安裝表面的背面上。
或者，如圖9所示，用具有濕度傳感特性的保護材料7覆蓋包括具有倒裝芯片結構的濕度傳感器芯片4和處理電路芯片5的電連接部分的整個部分。在這種情況下，保護材料7填充在壁部分2內，以覆蓋濕度傳感器芯片4和處理電路芯片5的整個部分，包括其間的電連接部分。
因此，進一步增強了針對污染物D粘附的保護功能，以及進一步提高了濕度傳感器的可靠性和精度?？梢匀我膺x擇屏蔽板S的材料，例如，樹脂或者金屬制成的材料可以用作屏蔽板S的材料。
(第二實施例)如圖10A和10B所示，具有濕度檢測功能的組合傳感器被插入模塑在其周圍具有作為阻擋體的壁部分2的樹脂模制體3中，使得作為傳感器端子的導體1(端子導體)部分地引出至外部。作為濕度傳感器運行的濕度傳感器芯片4、利用例如應變電阻等的作為壓力傳感器運行的公知的壓力傳感器芯片8、以及用于對分別從傳感器芯片4、8獲得的濕度和壓力信息進行電處理的處理電路芯片5，被分別結合、聯(lián)結并固定到該樹脂模制體3的中間部分。
另外，通過樹脂模制體3的壁部分2內部的接合線6對附著并固定的兩個傳感器芯片4和8、處理電路芯片5和導體1進行電連接。用具有濕度傳感特性的保護材料7覆蓋包括接合線6的整個電連接部分。保護材料7填充在壁部分2內。
例如，如圖11所示，根據(jù)該實施例的具有濕度檢測功能的組合傳感器H2可以裝配在發(fā)動機的進氣通道中，尤其，在進氣歧管集中部分(穩(wěn)壓箱)的附近，并可以用作對進氣中包含的濕度成分和進氣管的內部壓力一同進行檢測的傳感器。例如，如圖11所示，發(fā)動機E的進氣通道100包括，從該進氣通道100的上游側依次為空氣過濾器101、節(jié)流閥103、穩(wěn)壓箱104、噴射器105等。在這種情況下，組合傳感器H2裝配在穩(wěn)壓箱104中。更具體地，通過從該穩(wěn)壓箱104引出的壓力導引管104a裝配該組合傳感器H2。由此，可以對進氣中包含的濕度成分和發(fā)動機E的進氣管的內部壓力一同進行檢測。尤其，類似于以上描述，通過基于所檢測的濕度成分對進氣管的內部壓力值進行校正，可以進行具有更高精度的發(fā)動機E的電子控制燃料注入。這里，進氣管的內部壓力值是與進氣管中以前的進氣量對應的值。
因為濕度傳感器芯片4設置在組合傳感器中，所以可以獲得在第一實施例中描述的優(yōu)點。
另外，根據(jù)該實施例，與濕度傳感器芯片4和壓力傳感器芯片8的表面面積比較，所填充的具有濕度傳感特性和壓力傳感特性的保護材料7的表面面積顯著加寬。因此，在這種情況下，即使當上述污染物D粘附到該組合傳感器時，只要污染物D沒有完全覆蓋所填充的保護材料的表面，濕氣從除了所覆蓋部分之外的部分透過該保護材料7進入。因此，至少具有濕度檢測功能的組合傳感器的功能沒被損壞。另外，作為如公知的壓力傳感器一樣運行的壓力傳感器芯片8的保護結構，這種結構也是有效的。對于作為壓力傳感器運行部分的壓力傳感部分的污染，其影響可以適當?shù)乇槐苊狻?br> 通過在發(fā)動機E的進氣通道100中，尤其，通過壓力導引管104a在穩(wěn)壓箱104(進氣歧管)中裝配組合傳感器，并利用該組合傳感器對進氣的濕度成分和進氣管的內部壓力一同進行檢測，可以進行具有更高精度的發(fā)動機E的電子控制燃料注入。
(其它實施例)盡管已經(jīng)結合一些實施例并參考其附圖對本發(fā)明進行了描述，但是應當注意的是，對本領域技術人員來說，各種變化和修改將是顯而易見的。
例如，在上述第二實施例中，濕度傳感器芯片4、壓力傳感器芯片8和處理電路芯片5的三芯片結構被作為一個芯片結構進行了說明。然而，該芯片結構不限于這種三芯片結構。例如，以下任意芯片結構等可以用作附著并固定到樹脂模制體3的壁部分2內的芯片，并可以電連接到導體1。
作為例子，通過將作為濕度傳感器運行的部分、作為壓力傳感器運行的部分以及對來自這些部分的檢測信息進行電處理的處理電路結合在一起，單芯片可以用作芯片結構(芯片構件)。
或者，可以利用兩個芯片構成芯片結構(芯片構件)。例如，將作為濕度傳感器運行的部分和作為壓力傳感器運行的部分進結合在一起所形成的芯片，以及對這些部分的檢測信息進行電處理的處理電路芯片5，可以用于構造該芯片結構。
另外，可以用作為濕度傳感器運行的濕度傳感器芯片4和處理電路芯片5構成該芯片結構。在這種情況下，處理芯片5具有具備壓力傳感器功能的部分，并對利用該部分得到的檢測信息和從作為濕度傳感器運行的濕度傳感器芯片4獲得的檢測信息進行電處理。
另外，可以用作為壓力傳感器運行的壓力傳感器芯片8和處理電路芯片5構成該芯片結構。在這種情況下，處理芯片電路5具有具備濕度傳感器功能的部分，并對利用該部分得到的檢測信息和從作為壓力傳感器運行的壓力傳感器芯片8獲得的檢測信息進行電處理。
另外，如圖12所示，該附著并固定的芯片和導體1可以在樹脂模制體3的壁部分2的內部電連接，并且可以用填充在作為阻擋體的壁部分2內的具有濕度傳感特性和壓力傳感特性的保護材料7覆蓋該附著并固定的芯片與導體1的電連接部分。另外，至少作為濕度傳感器運行的濕度傳感器芯片4可以被單獨裝配成附著并固定到樹脂模制體3的壁部分2內部的芯片，并且可以用高于樹脂模制體3的壁部分2的壁材料21(分隔壁)包圍作為濕度傳感器運行的濕度傳感器芯片4的濕度傳感部分40a的周圍。利用作為阻擋體的壁材料21可以形成一種結構，該結構選擇性地將作為濕度傳感器運行的濕度傳感器芯片4的濕度傳感部分40a與填充在樹脂模制體3的壁部分2內的保護材料7分隔開。根據(jù)具有濕度檢測功能的組合傳感器的這種結構，盡管由于濕度傳感器芯片4的濕度傳感部分40a的暴露導致了稍微的冒險，但是確實提高了濕度傳感部分40a的響應性。
另外，如圖13所示，作為濕度傳感器運行的濕度傳感器芯片4的濕度傳感部分40a可以與填充在樹脂模制體3的壁部分2內的保護材料7分隔開。在這種情況下，還可以設置一種結構，該結構獨立形成具有濕度傳感特性的保護膜7a，該保護膜7a與所填充的保護材料7的性質不同，并且比保護材料7薄。根據(jù)這種結構，上述冒險可以得到限制，并可以適當?shù)馗倪M響應性和可靠性。
作為具有濕度檢測功能的組合傳感器，還可以設置一種結構，該結構在樹脂模制體3的壁部分外具有具備溫度傳感器功能的元件9(例如，熱敏電阻)，如圖14所示。在這種情況下，使用單個傳感器(組合傳感器)也可以容易地檢測相對濕度。
在這種組合傳感器中，對于組合傳感器的濕度檢測部分，同樣可以采用圖5到9所示的上述結構。
另外，在包括上述濕度傳感器(第一個實施例)的發(fā)動機的進氣通道中裝配這些傳感器的應用已經(jīng)進行了說明，但是該應用是任意的。尤其在上述惡劣的環(huán)境下，該發(fā)明可以以更高精度應用于執(zhí)行濕度檢測的所有傳感器。
盡管已經(jīng)參考其優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但是應該理解的是，本發(fā)明不限于該優(yōu)選的實施例和結構。本發(fā)明旨在涵蓋各種變型和等價配置。另外，盡管以各種優(yōu)選的組合和結構示出了優(yōu)選實施例的各種組件，但是，包括更多、更少或者僅僅一個組件的其它組合和結構也在本發(fā)明的精神和范圍之內。
權利要求
1.一種濕度傳感器，包括樹脂模制體(3)，其具有作為阻擋體的壁部分(2)；芯片構件(4，5)，其至少具有濕度傳感功能，該芯片構件附著并固定到所述樹脂模制體在所述壁部分內的部分上；端子導體(1)，其被插入模塑在所述樹脂模制體中，并被部分地引出至所述樹脂模制體的外部，其中，所述端子導體電連接到所述樹脂模制體的所述壁部分內的所述芯片構件上；以及保護材料(7)，其具有濕度傳感特性，所述保護材料填充在所述壁部分內，并覆蓋所述芯片構件和所述端子導體的整個電連接部分。
2.根據(jù)權利要求1所述的濕度傳感器，其中，所述芯片構件是由單個芯片或多個芯片中的一種構成的，所述單個芯片是通過將具有所述濕度傳感功能的濕度傳感部分(40a)和用于對來自所述濕度傳感部分的濕度信息進行電處理的處理電路(5)作為整體結合在一起而形成的，所述多個芯片是通過將具有所述濕度傳感部分的芯片(4)和用于對來自具有所述濕度傳感部分的所述芯片的濕度信息進行電處理的處理電路芯片(5)分別結合在一起而形成的。
3.根據(jù)權利要求1所述的濕度傳感器，其中所述芯片構件(4，5)由作為所述濕度傳感部分運行的多個芯片(4a，4b，4c)和用于對來自這些所述芯片中的每一個的濕度信息進行電綜合處理的處理電路芯片(5)構成；以及所述多個芯片與所述處理電路芯片分別結合在一起。
4.根據(jù)權利要求3所述的濕度傳感器，其中，作為所述濕度傳感部分運行的所述芯片由三個或者多于三個的奇數(shù)個芯片構成，并且所述處理電路芯片利用來自所述芯片的信號，通過多數(shù)判定對所述濕度信息進行處理。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的濕度傳感器，其中，所述保護材料覆蓋所有的所述芯片構件和所述電連接部分。
6.一種濕度傳感器，包括樹脂模制體(3)，其具有作為阻擋體的壁部分(2)；芯片(4)，其至少具有濕度傳感功能；處理電路芯片(5)，用于對來自具有所述濕度傳感功能的所述芯片的濕度信息進行電處理，其中，所述處理電路芯片附著并固定到所述樹脂模制體在所述壁部分內的部分上；端子導體(1)，其被插入模塑在所述樹脂模制體中，并被部分地引出至所述樹脂模制體的外部，其中，所述端子導體電連接到所述樹脂模制體的所述壁部分內的所述處理電路芯片上；以及保護材料(7)，其具有濕度傳感特性，所述保護材料(7)填充在所述壁部分內，并覆蓋所述處理電路芯片和所述端子導體的整個電連接部分，其中具有所述濕度傳感功能的所述芯片(4)由具有金屬凸塊(B)的倒裝芯片構成，并具有裝配在提供所述金屬凸塊的裝配表面上的濕度傳感部分(40a)；以及具有所述濕度傳感功能的芯片通過所述金屬凸塊電連接到所述處理電路芯片，并通過該電連接貼附在所述處理電路芯片上。
7.根據(jù)權利要求6所述的濕度傳感器，還包括屏蔽板(S)，其位于具有所述濕度傳感功能的所述芯片的裝配表面的背面上，覆蓋具有所述濕度傳感功能的所述芯片及所述芯片的周圍。
8.根據(jù)權利要求6所述的濕度傳感器，其中，填充在所述壁部分內的所述保護材料(7)覆蓋包括具有所述濕度傳感功能的所述芯片、所述處理電路芯片以及具有所述濕度傳感功能的所述芯片與所述處理電路芯片的電連接部分的整個區(qū)域。
9.根據(jù)權利要求1或6所述的濕度傳感器，其中，所述保護材料由凝膠構成。
10.根據(jù)權利要求9所述的濕度傳感器，其中，所述凝膠由氟凝膠構成。
11.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的濕度傳感器，其中，將固定到所述樹脂模制體的所述芯片構件安裝在機動車發(fā)動機的進氣系統(tǒng)中，并對供應給所述發(fā)動機的進氣中的濕度成分進行檢測。
12.一種組合傳感器，包括樹脂模制體(3)，其具有作為阻擋體的壁部分(2)；芯片構件(4，5，8)，其至少具有濕度傳感功能和壓力傳感功能，該芯片構件附著并固定到所述樹脂模制體在所述壁部分內的部分上；端子導體(1)，其被插入模塑在所述樹脂模制體中，并被部分地引出至所述樹脂模制體的外部，其中，該端子導體電連接到所述樹脂模制體的所述壁部分內的所述芯片構件上；以及保護材料(7)，其具有濕度傳感特性和壓力傳感特性，所述保護材料填充在所述壁部分內，并覆蓋所述芯片構件和所述端子導體的整個電連接部分。
13.根據(jù)權利要求12所述的組合傳感器，其中，所述芯片構件由單一芯片構件構成，該單一芯片構件是通過將具有所述濕度傳感功能的濕度傳感部分、具有所述壓力傳感功能的壓力傳感部分以及用于對來自所述濕度傳感部分的濕度信息和來自所述壓力傳感部分的壓力信息進行電處理的處理電路作為整體結合在一起而形成的。
14.根據(jù)權利要求12所述的組合傳感器，其中，所述芯片構件由芯片(4，8)和處理電路芯片(5)構成，在所述芯片(4，8)中，將具有所述濕度傳感功能的濕度傳感部分和具有所述壓力傳感功能的壓力傳感部分結合在一起，所述處理電路芯片(5)用于對來自具有所述濕度傳感部分和所述壓力傳感部分的所述芯片(4，8)的信息進行電處理。
15.根據(jù)權利要求12所述的組合傳感器，其中所述芯片構件由具有所述濕度傳感功能的芯片(4)和包括具有所述壓力傳感功能的壓力傳感部分的處理電路芯片(5，8)構成；以及所述處理電路芯片對來自具有所述濕度傳感功能的所述芯片的信息和來自所述壓力傳感部分的信息進行電處理。
16.根據(jù)權利要求12所述的組合傳感器，其中所述芯片構件由具有所述壓力傳感功能的芯片(8)和包括具有所述濕度傳感功能的濕度傳感部分(4)的處理電路芯片(4，5)構成；以及所述處理電路芯片(5)對來自具有所述壓力傳感功能的所述芯片的信息和來自所述濕度傳感部分的信息進行電處理。
17.根據(jù)權利要求12所述的組合傳感器，其中所述芯片構件由具有所述濕度傳感功能的芯片(4)、具有所述壓力傳感功能的芯片(8)以及用于對來自具有所述壓力傳感功能的所述芯片(8)的信息和來自具有所述濕度傳感功能的所述芯片(4)的信息進行電處理的處理電路芯片(5)構成。
18.一種組合傳感器，包括樹脂模制體(3)，其具有作為阻擋體的壁部分(2)；濕度芯片(4)，其至少具有濕度傳感功能，附著并固定到所述樹脂模制體在所述壁部分內的部分上；壓力芯片(8)，其至少具有壓力傳感功能，附著并固定到所述樹脂模制體在所述壁部分內的部分上；端子導體(1)，其被插入模塑在所述樹脂模制體中，并被部分地引出至所述樹脂模制體的外部，其中，所述端子導體電連接到所述樹脂模制體的所述壁部分內的所述濕度芯片和所述壓力芯片上；以及保護材料(7)，其具有濕度傳感特性和壓力傳感特性，所述保護材料填充在所述壁部分內，并覆蓋所述芯片和所述端子導體的整個電連接部分，其中至少所述濕度芯片(4)是獨立提供的，其具有用于檢測濕度的濕度傳感部分；所述濕度芯片的所述濕度傳感部分由高于所述樹脂模制體的所述壁部分的分隔壁(21)所包圍；以及所述分隔壁選擇性地將所述濕度傳感部分與填充在所述樹脂模制體的所述壁部分內的所述保護材料(7)分隔開。
19.根據(jù)權利要求18所述的組合傳感器，還包括保護膜(7a)，其厚度比所述保護材料的厚度薄，其中，該保護膜覆蓋與所述保護材料分隔開的所述濕度傳感部分。
20.根據(jù)權利要求12至19中任一項所述的組合傳感器，還包括溫度檢測元件(9)，其位于所述樹脂模制體的所述壁部分的外側。
21.根據(jù)權利要求12至19中任一項所述的組合傳感器，其中，所述保護材料由凝膠制成。
22.根據(jù)權利要求12至19中任一項所述的組合傳感器，其中，所述凝膠由氟凝膠構成。
23.根據(jù)權利要求12至17中任一項所述的組合傳感器，其中，將固定到所述樹脂模制體的所述芯片構件安裝在機動車發(fā)動機的進氣系統(tǒng)中，并對供應給所述發(fā)動機的進氣中的濕度成分和壓力進行檢測。
24.根據(jù)權利要求18和19中任一項所述的合成傳感器，其中，將固定到所述樹脂模制體的所述濕度芯片和所述壓力芯片安裝在機動車發(fā)動機的進氣系統(tǒng)中，并對供應給所述發(fā)動機的進氣中的濕度成分和壓力進行檢測。
全文摘要
一種濕度傳感器，包括樹脂模制體(3)，其具有作為阻擋體的壁部分(2)；芯片(4)，其至少具有濕度傳感功能，并固定到樹脂模制體在壁部分內的部分上；以及端子導體(1)，其被插入模塑在樹脂模制體中，并部分地引出至樹脂模制體的外部。這里，端子導體電連接到樹脂模制體的壁部分內的芯片上。在濕度傳感器中，具有濕度傳感特性的保護材料(7)填充在壁部分內，并覆蓋芯片和端子導體的整個電連接部分。該濕度傳感器的結構可以適用于包括具有濕度傳感功能的芯片(4)的組合傳感器。
文檔編號H01L23/16GK1737554SQ20051009274
公開日2006年2月22日 申請日期2005年8月19日 優(yōu)先權日2004年8月20日
發(fā)明者渡邊善文 申請人:株式會社電裝