ホーム > 特許ランキング > Ａｉｎｏｓ， Ｉｎｃ．
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-30
(45)【発行日】2022-09-07
(54)【発明の名称】キャビティを備えるセンサ
(51)【国際特許分類】
G01D 11/30 20060101AFI20220831BHJP
B81B 1/00 20060101ALI20220831BHJP
【ＦＩ】
G01D11/30 S
B81B1/00
【請求項の数】
9
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2021066297
(22)【出願日】2021-04-09
(65)【公開番号】P2021167813
(43)【公開日】2021-10-21
【審査請求日】2021-05-19
(31)【優先権主張番号】109112039
(32)【優先日】2020-04-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW
(73)【特許権者】
【識別番号】521554893
【氏名又は名称】アイノス インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Ａｉｎｏｓ， Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】８８８０ Ｒｉｏ Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ Ｄｒｉｖｅ， Ｓｕｉｔｅ ８００， Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ， ＣＡ ９２１０８ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】110002262
【氏名又は名称】ＴＲＹ国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】曽 ▲ゆう▼芬
(72)【発明者】
【氏名】黄 家彬
(72)【発明者】
【氏名】廖 育萱
(72)【発明者】
【氏名】蔡 群賢
(72)【発明者】
【氏名】李 庭鵑
(72)【発明者】
【氏名】蔡 群榮
【審査官】森 雅之
(56)【参考文献】
【文献】特許第５９２１０９０（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特許第６１７９５８７（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特開２００６－３４４９０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第６７７７７５９（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特許第６８６８８６１（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】国際公開第２０１８／０４２６４０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許第９８０４０４６（ＵＳ，Ｂ２）
【文献】特開平７－４３２１５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、前記基板に設けられ、且つ壁部と、前記壁部内に形成される内部空間とを備えるチャンバーと、
前記壁部に設けられる検知素子と、
前記基板と前記チャンバーとの間に設けられる多孔質ゲル材料であって、前記多孔質ゲル材料が８０％以上の気孔率を有するため、前記チャンバーの前記内部空間と外部のガスがつながる前記多孔質ゲル材料とを含み、
前記多孔質ゲル材料はシリコン化合物と、前記シリコン化合物と混合される添加物とを含み、前記添加物は単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、多層グラフェン及びその組み合わせからなる群から選ばれるキャビティを備えるセンサ。
【請求項2】
前記壁部は側壁と、前記側壁に設けられる上壁とを含む請求項１に記載のキャビティを備えるセンサ。
【請求項3】
前記基板と前記多孔質ゲル材料との間に設けられる第１接着層と、前記多孔質ゲル材料と前記側壁との間に設けられる第２接着層とをさらに含む請求項２に記載のキャビティを備えるセンサ。
【請求項4】
前記多孔質ゲル材料は前記チャンバーの前記側壁の下端から他端に延伸するレイヤー状に成形される請求項２に記載のキャビティを備えるセンサ。
【請求項5】
前記多孔質ゲル材料は前記チャンバーの前記側壁に対応するリング状に成形される請求項２に記載のキャビティを備えるセンサ。
【請求項6】
基板と、前記基板に設けられ、且つ壁部と、前記壁部内に形成される内部空間とを備えるチャンバーと、
前記チャンバーの上壁に設けられる検知素子と、
前記基板と前記チャンバーとの間に設けられる多孔質ゲル材料であって、少なくとも部分的に前記内部空間内に設けられ、前記壁部によって覆われて外部に露出していない第１面と、前記壁部によって覆われず外部に露出している第２面とを備え、前記多孔質ゲル材料が８０％以上の気孔率を有するため、前記チャンバーの前記内部空間は前記第２面を介して外部のガスとつながる前記多孔質ゲル材料とを含み、
前記多孔質ゲル材料はシリコン化合物と、前記シリコン化合物と混合される添加物とを含み、前記添加物は単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、多層グラフェン及びその組み合わせからなる群から選ばれるキャビティを備えるセンサ。
【請求項7】
前記基板と前記多孔質ゲル材料との間に設けられる第１接着層をさらに含む請求項６に記載のキャビティを備えるセンサ。
【請求項8】
前記多孔質ゲル材料と前記壁部の側壁との間に設けられる第２接着層をさらに含む請求項６に記載のキャビティを備えるセンサ。
【請求項9】
前記多孔質ゲル材料は５００ｍ２／ｇ～１２００ｍ２／ｇの比表面積及び０．０１ｇ／ｃｍ３～０．２ｇ／ｃｍ３の密度を有する請求項１又は６に記載のキャビティを備えるセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、センサに関し、特に、多孔質ゲル材料が設けられ且つキャビティを備えるセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
センサとは一般に物性、化学的性質又は環境の変化に基づいて信号を出力する素子をいう。例えば、抵抗型センサ、圧電型センサ、焦電型センサ、電気化学型センサ、マイクロ波型センサなどである。これらのセンサの中で、検知原理によって、一部のセンサにキャビティ構造を形成させることが必要である。
【0003】
特許文献１は圧力センサを開示し、成形材で形成されたキャビティ、当該キャビティ内に設けられるコントロールチップと、当該コントロールチップに設けられる圧力センサチップとを含み、ワイヤーボンドによって当該コントロールチップと当該圧力センサチップが互いに接続され、ディスペンサーから提供されたバイダーで当該複数のチップなどの素子がキャリア基板に粘着される。特許文献２は、超音波トランスデューサと、進入孔とを含む超音波装置を開示し、当該超音波トランスデューサはベースと、フィルムとを含み、当該ベースと当該フィルムは間に密封キャビティが形成されるように設置され、当該進入孔は当該フィルムを貫通し、且つ当該密封キャビティに入る通路として構成される。
【0004】
上記のようなキャビティ構造を備えるセンサでは、後続のパッケージに備えて、バイダーでキャビティ構造をキャリア基板に固定させるのが一般的である。実務上、バイダーとしては一般にダイボンディング接着剤が用いられる。しかし、バイダーを用いて固定させる場合に、バイダースポットが多いためキャビティ構造が密閉されること、そして操作中にセンサが損傷されることも多い。一方、バイダースポットが少ないと、接合インタフェースの脱落が問題になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】米国登録特許第ＵＳ９８０４０４６号
【文献】米国出願公開特許第ＵＳ２０１９／０３３６０９９Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、従来のキャビティを備えるセンサでは、バイダーの使用でセンサの損傷又は脱落が多いという問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は上記の目的を達成するために、基板と、チャンバーと、検知素子と、多孔質ゲル材料とを含み、キャビティを備えるセンサを提供する。当該チャンバーは当該基板に設けられ、且つ壁部と、当該壁部内に形成される内部空間とを備え、当該検知素子は当該壁部に設けられ、且つ当該多孔質ゲル材料は当該基板と当該チャンバーとの間に設けられ、当該多孔質ゲル材料が８０％以上の気孔率を有するため、当該チャンバーの当該内部空間と外部のガスがつながる。
【0008】
さらに本発明は上記の目的を達成するために、基板と、チャンバーと、検知素子と、多孔質ゲル材料とを含み、キャビティを備えるセンサを提供する。当該チャンバーは当該基板に設けられ、且つ壁部と、当該壁部内に形成される内部空間とを備え、当該検知素子は当該チャンバーの上壁に設けられ、且つ当該多孔質ゲル材料は少なくとも部分的に当該内部空間内に設けられる。また、当該多孔質ゲル材料は当該壁部によって覆われて外部に露出していない第１面と、当該壁部によって覆われず外部に露出している第２面とを備え、当該多孔質ゲル材料が８０％以上の気孔率を有するため、当該チャンバーの当該内部空間は当該第２面を介して外部のガスとつながる。
【発明の効果】
【0009】
本発明では多孔質ゲル材料がセンサに組み入れられ、外部とのガス通路として機能することで、ガスが内部空間と外部の間を行き交い、内部空間と外部とで気圧のバランスがとれるため、バイダースポットが充分に設置され、接着強度を損うことなく完全な検知功能が保たれる。また、多孔質ゲル材料がチャンバーを満たすことで、チャンバーに支持性能が付与され損傷されにくくなり、内部空間の熱放散が低減される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、図面を参照して、本発明の内容を詳細に説明する。
図１が参照されるとおり、本発明は、基板１０と、チャンバー２０と、検知素子３０と、多孔質ゲル材料４０と、接着層５０とを含み、キャビティを備えるセンサを提供する。本発明では、当該キャビティを備えるセンサは任意のキャビティ構造を備えるセンサであってもよく、使用上のニーズに応じて、当該キャビティを備えるセンサは温度センサ、ガスセンサ、圧力センサ、タイヤゲージ、マイクロフォンなどであってもよい。本発明では、基板１０の材料は金属、ガラス、セラミック、ポリマー又はこれらの複合材料であってもよく、例えば、基板１０としてはシリコンウェハー、プラスチック、プリント回路基板（ＰＣＢ）、ガラス繊維板、シリカ、フォトレジスタなどが用いられてもよい。
図１が参照されるとおり、本発明は、基板１０と、チャンバー２０と、検知素子３０と、多孔質ゲル材料４０と、接着層５０とを含み、キャビティを備えるセンサを提供する。本発明では、当該キャビティを備えるセンサは任意のキャビティ構造を備えるセンサであってもよく、使用上のニーズに応じて、当該キャビティを備えるセンサは温度センサ、ガスセンサ、圧力センサ、タイヤゲージ、マイクロフォンなどであってもよい。本発明では、基板１０の材料は金属、ガラス、セラミック、ポリマー又はこれらの複合材料であってもよく、例えば、基板１０としてはシリコンウェハー、プラスチック、プリント回路基板（ＰＣＢ）、ガラス繊維板、シリカ、フォトレジスタなどが用いられてもよい。
【0012】
チャンバー２０は基板１０に設けられ、チャンバー２０は壁部２１と、内部空間２２とを含み、内部空間２２は壁部２１内に形成され、壁部２１は側壁２１１と、側壁２１１に設けられる上壁２１２とを含み、検知素子３０は上壁２１２に設けられ、本実施例で、側壁２１１にはシリコン材料が用いられ、上壁２１２には絶縁材料が用いられる。多孔質ゲル材料４０は基板１０とチャンバー２０との間に設けられ、多孔質ゲル材料４０は５００ｍ２／ｇ～１２００ｍ２／ｇの比表面積、８０％より大きい気孔率を有する。一実施例では、当該気孔率は８８％～９９．８％であり、多孔質ゲル材料４０は０．０１ｇ／ｃｍ３～０．２ｇ／ｃｍ３の密度、及び０．０３５Ｗ／ｍ・Ｋ未満の熱伝導率を有する。多孔質ゲル材料４０はシリコン材料又は疎水性材料であってもよく、当該シリコン材料はシロキサン化合物、ケイ酸ナトリウムなどのシリコン化合物からなる群から選ばれ、例えば、多孔質ゲル材料４０はシリコン化合物と、当該シリコン化合物と混合される添加物とを含み、当該添加物は単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、多層グラフェン及びその組み合わせからなる群から選ばれる。多孔質ゲル材料４０の多孔質の特性により、ガスがチャンバー２０の内部空間２２を通って、内部空間２２と外部６０との間を行き交うことで、当該キャビティを備えるセンサの内部の気圧にバランスがとれる。
【0013】
接着層５０は第１接着層５１と、第２接着層５２とを含み、第１接着層５１は多孔質ゲル材料４０と基板１０との間に接着され、第２接着層５２はチャンバー２０と多孔質ゲル材料４０との間に接着され、且つ多孔質ゲル材料４０及び接着層５０はそれぞれレイヤー状又はリング状などの様々な構造形態であってもよい。接着層５０はボンディングテープ、ボンディングフィルム、ウェハーアタッチフィルム、チップアタッチフィルム（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ Ｆｉｌｍ）、フィンガープリントオンディスプレイ（Ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ Ｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ、略称ＦＯＤ）フィルム、フィルムオーバーワイヤ（Ｆｉｌｍ Ｏｖｅｒ Ｗｉｒｅ、略称ＦＯＷ）フィルム、ダイボンディング接着剤、他の粘着材から選ばれる。
【0014】
【0015】
図１に示すように、本発明の第１実施例の第１形態で、多孔質ゲル材料４０はレイヤー状又はシート状に成形され、当該レイヤー状はチャンバー２０の側壁２１１の側端から他方の側端に延伸し、第１接着層５１もレイヤー状又はシート状に成形され、当該レイヤー状はチャンバー２０の側壁２１１の側端から他方の側端に延伸し、言い換えれば、多孔質ゲル材料４０は第１接着層５１のＸＹ平面における２次元の幾何学的形状に対応し、第２接着層５２は多孔質ゲル材料４０と側壁２１１との間に設けられ且つ側壁２１１に対応してリング状に成形され、第２接着層５２は側壁２１１のＸＹ平面における２次元の幾何学的形状に対応する。ガスは図１の矢印のようにチャンバー２０に入り、又はチャンバー２０から離れることができる。図２に示すように、本発明の第１実施例の第２形態では、多孔質ゲル材料４０、第１接着層５１はいずれもレイヤー状又はシート状に成形され且つ基板１０のＸＹ平面における２次元の幾何学的形状に対応し、第２接着層５２は多孔質ゲル材料４０と側壁２１１との間に設けられ且つ側壁２１１に対応してリング状に成形され、第２接着層５２は側壁２１１のＸＹ平面における２次元の幾何学的形状に対応する。ガスは図２の矢印のようにチャンバー２０に入り、又はチャンバー２０から離れることができる。図３に示すように、本発明の第１実施例の第３形態では、多孔質ゲル材料４０、第１接着層５１、第２接着層５２はいずれもリング状に成形され且つ側壁２１１のＸＹ平面における２次元の幾何学的形状に対応する。ガスは図３の矢印のようにチャンバー２０に入り、又はチャンバー２０から離れることができる。
【0016】
図４に示すように、本発明の第２実施例の第１形態では、多孔質ゲル材料４０は第１部４１と、第２部４２とを含み、第１部４１は内部空間２２に設けられ、第２部４２は基板１０とチャンバー２０との間に設けられ、第１部４１は第１面４１１を備え、第２部４２は第２面４２１を備え、第１面４１１は覆われて外部６０に露出しておらず、第２面４２１は覆われず外部６０に露出している。本実施例では、多孔質ゲル材料４０の第２部４２はレイヤー状又はシート状に成形され、当該レイヤー状はチャンバー２０の側壁２１１の側端から他方の側端に延伸し、第１接着層５１もレイヤー状又はシート状に成形され、当該レイヤー状はチャンバー２０の側壁２１１の側端から他方の側端に延伸し、言い換えれば、多孔質ゲル材料４０の第２部４２は第１接着層５１のＸＹ平面における２次元の幾何学的形状に対応し、第２接着層５２は多孔質ゲル材料４０の第２部４２と側壁２１１との間に設けられ且つ側壁２１１に対応してリング状に成形され、第２接着層５２は側壁２１１のＸＹ平面における２次元の幾何学的形状に対応する。本実施例で、第１部４１の第１面４１１が側壁２１１、上壁２１２、第２接着層５２及び第２部４２によって覆われて外部６０とは直接的につながらず、第２部４２の第２面４２１（外面）は覆われず、第１部４１と第２部４２がつながってガスは図４の矢印のようにチャンバー２０に入り、又はチャンバー２０から離れることができる。図５に示すように、本発明の第２実施例の第２形態では、多孔質ゲル材料４０の第２部４２、第１接着層５１はいずれもレイヤー状又はシート状に成形され且つ基板１０のＸＹ平面における２次元の幾何学的形状に対応し、第２接着層５２は多孔質ゲル材料４０の第１部４１と側壁２１１との間に設けられ且つ側壁２１１に対応してリング状が成形され、第１接着層５１は側壁２１１のＸＹ平面における２次元の幾何学的形状に対応する。ガスは図５の矢印のように、チャンバー２０に入り、又はチャンバー２０から離れることができる。図６に示すように、本発明の第２実施例の第３形態では、多孔質ゲル材料４０は内部空間２２に設けられ、多孔質ゲル材料４０の高さｈ１が側壁２１１の高さｈ２を上回るため、多孔質ゲル材料４０には覆われて外部６０に露出していない第１面４１１と、覆われず外部６０に露出している第２面４２１とが形成され、接着層５０は多孔質ゲル材料４０と基板１０との間に設けられて多孔質ゲル材料４０を固定させる。ガスは図６の矢印のように、チャンバー２０に入り、又はチャンバー２０から離れることができる。
【0017】
本発明では、多孔質ゲル材料がセンサに組み入れられ、ガスが内部空間と外部の間を行き交い、内部空間と外部とで気圧のバランスがとれるため、バイダースポットが充分に設置され、接着強度を損うことなく完全な検知功能が保たれる。また、多孔質ゲル材料がチャンバーを満たすことで、チャンバーに支持性能が付与され損傷されにくくなり、内部空間の熱放散が低減される。
【符号の説明】
【0018】
１０ 基板
２０ チャンバー
２１ 壁部
２１１ 側壁
２１２ 上壁
２２ 内部空間
３０ 検知素子
４０ 多孔質ゲル材料
４１ 第１部
４１１ 第１面
４２ 第２部
４２１ 第２面
５０ 接着層
５１ 第１接着層
５２ 第２接着層
６０ 外部
２０ チャンバー
２１ 壁部
２１１ 側壁
２１２ 上壁
２２ 内部空間
３０ 検知素子
４０ 多孔質ゲル材料
４１ 第１部
４１１ 第１面
４２ 第２部
４２１ 第２面
５０ 接着層
５１ 第１接着層
５２ 第２接着層
６０ 外部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
