(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】2024-11-11
(45)【発行日】2024-11-19
(54)【発明の名称】基板、パッケージ、センサ装置、および電子機器
(51)【国際特許分類】
H05K 1/02 20060101AFI20241112BHJP
H05K 3/46 20060101ALI20241112BHJP
H01L 23/02 20060101ALI20241112BHJP
H01L 23/08 20060101ALI20241112BHJP
G01N 27/12 20060101ALI20241112BHJP
H05K 1/18 20060101ALI20241112BHJP
【ＦＩ】
H05K1/02 C
H05K3/46 H
H01L23/02 G
H01L23/08 C
G01N27/12 B
H05K3/46 Q
H05K1/18 Q
【請求項の数】
24
(21)【出願番号】P 2022569962
(86)(22)【出願日】2021-12-13
(86)【国際出願番号】 JP2021045724
(87)【国際公開番号】W WO2022131181
(87)【国際公開日】2022-06-23
【審査請求日】2023-06-09
(31)【優先権主張番号】P 2020210677
(32)【優先日】2020-12-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006633
【氏名又は名称】京セラ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】中本 孝太郎
【審査官】鹿野 博司
(56)【参考文献】
【文献】特開平０９－０４８０８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２００６４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－０２１７７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１４－５１９０４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１４６７５２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｋ １／０２
Ｈ０５Ｋ ３／４６
Ｈ０１Ｌ ２３／０２
Ｈ０１Ｌ ２３／０８
Ｇ０１Ｎ ２７／１２
Ｈ０５Ｋ １／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の第１貫通孔を有するセラミック絶縁層である第１層と、前記第１層に対して積層され、少なくとも１つの第２貫通孔を有するセラミック絶縁層である第２層と、を含み、
前記第２層は、複数の前記第２貫通孔を有しており、
前記第１貫通孔の直径は、１０～５０μｍであり、
前記第２貫通孔の直径は、前記第１貫通孔の直径よりも大きく、１００μｍ以上２００μｍ以下であり、
前記複数の第１貫通孔の少なくとも一部は、前記第１層の平面視において前記第２貫通孔と重なるとともに、１つの前記第２貫通孔に対して、１つの前記第１貫通孔のみが重なるように位置している基板。
【請求項2】
複数の第１貫通孔を有するセラミック絶縁層である第１層と、
前記第１層に対して積層され、少なくとも１つの第２貫通孔を有するセラミック絶縁層である第２層と、を含み、
前記第１貫通孔の直径は、１０～５０μｍであり、
前記第２貫通孔の直径は、前記第１貫通孔の直径よりも大きく、
前記複数の第１貫通孔の少なくとも一部は、前記第１層の平面視において前記第２貫通孔と重なる位置にあり、
前記第２層の平面視において、１つの前記第２貫通孔に対して前記複数の第１貫通孔が重なっており、
前記複数の第１貫通孔は、前記第１層の平面視において、千鳥配列を有している、基板。
【請求項3】
前記第１層の厚さは、５０～１５０μｍである、請求項１または２に記載の基板。
【請求項4】
前記第２層は、複数の前記第２貫通孔を有する、請求項２または３に記載の基板。
【請求項5】
前記第１層を、当該第１層の表面に対して垂直な平面で切断したときの断面における前記第１貫通孔の内壁面がなす線分と、前記断面における前記第１層の表面がなす線分との角度のうち、小さい方の角度は、８０°以上９０°以下である請求項１から４のいずれか１項に記載の基板。
【請求項6】
前記第１貫通孔の一方の開口部の中心と、他方の開口部の中心とを結ぶ線は、前記第１層の表面に対して、９０°±１０°である、請求項１～５のいずれか１項に記載の基板。
【請求項7】
前記第１貫通孔は、前記第２層の平面視において、前記第２貫通孔の外縁から離隔した位置にある、請求項１～６のいずれか１項に記載の基板。
【請求項8】
前記第１層または前記第２層の表面において、前記第１貫通孔および前記第２貫通孔を取り囲むように位置する枠部と、前記枠部の内部または表面に位置する配線導体と、を有する、請求項１～７のいずれか１項に記載の基板。
【請求項9】
前記枠部が前記第１層の表面に位置し、前記第２貫通孔の直径は、１００μｍ以上２００μｍ以下である、請求項８に記載の基板。
【請求項10】
蓋体としての請求項１～７のいずれか１項に記載の基板と、センサ素子を収容する収容凹部および配線を有する配線基板と、を備えるパッケージであって、
前記第１層が、前記収容凹部の側にあり、
前記第２貫通孔の直径は、１００μｍ以上２００μｍ以下であり、
前記第１層の、前記収容凹部の側の面と、前記収容凹部とによって規定される体積をＶ、
前記第１貫通孔および前記第２貫通孔の体積の総和をＶ’としたときに、
Ｖ’／Ｖ≧０．０５％である、パッケージ。
【請求項11】
請求項１から９のいずれか１項に記載の基板と、センサ素子とを備えるセンサ装置。
【請求項12】
請求項９に記載の基板と、センサ素子とを備え、前記センサ素子は、前記枠部内で前記基板に搭載されており、
前記基板と前記センサ素子との間の空間の体積をＶ、
前記第１貫通孔および前記第２貫通孔の体積の総和をＶ’としたときに、
Ｖ’／Ｖ＞０．３％である、センサ装置。
【請求項13】
請求項１０に記載のパッケージと、センサ素子とを備えるセンサ装置。
【請求項14】
前記センサ素子は、気体の性質を検知する気体センサ素子である、請求項１１から１３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項15】
請求項１１から１４のいずれか１項に記載のセンサ装置を備える、電子機器。
【請求項16】
センサ素子を収容する収容凹部を有する第１基板と、前記収容凹部を塞ぐ第２基板と、を備えるパッケージであって、
前記第２基板は、複数の第１貫通孔を有するセラミック絶縁層である第１層と、
前記第１層に対して積層され、少なくとも１つの第２貫通孔を有するセラミック絶縁層である第２層と、を含み、
前記第１貫通孔の直径は、１０～５０μｍであり、
前記第２貫通孔の直径は、前記第１貫通孔の直径よりも大きく、
前記複数の第１貫通孔の少なくとも一部は、前記第１層の平面視において前記第２貫通孔と重なる位置にあり、
前記第２層が前記収容凹部側にあり、
前記第２層の平面視において、１つの前記第２貫通孔に対して前記複数の第１貫通孔が重なっており、
前記複数の第１貫通孔は、前記第１層の平面視において、千鳥配列を有している、パッケージ。
【請求項17】
センサ素子を収容する収容凹部を有する第１基板と、
前記収容凹部を塞ぐ第２基板と、を備えるパッケージであって、
前記第２基板は、複数の第１貫通孔を有するセラミック絶縁層である第１層と、
前記第１層に対して積層され、少なくとも１つの第２貫通孔を有するセラミック絶縁層である第２層と、を含み、
前記第１貫通孔の直径は、１０～５０μｍであり、
前記第２貫通孔の直径は、前記第１貫通孔の直径よりも大きく、
前記複数の第１貫通孔の少なくとも一部は、前記第１層の平面視において前記第２貫通孔と重なる位置にあり、
前記第１層が前記収容凹部側にある、パッケージ。
【請求項18】
センサ素子が搭載される基板であって、前記基板は、複数の第１貫通孔を有するセラミック絶縁層である第１層と、
前記第１層に対して積層され、少なくとも１つの第２貫通孔を有するセラミック絶縁層である第２層と、
前記第２層の表面において、前記第１貫通孔および前記第２貫通孔を取り囲むように位置する枠部と、
配線導体と、を有しており、
前記第１貫通孔の直径は、１０～５０μｍであり、
前記第２貫通孔の直径は、前記第１貫通孔の直径よりも大きく、
前記複数の第１貫通孔の少なくとも一部は、前記第１層の平面視において前記第２貫通孔と重なる位置にある、基板。
【請求項19】
請求項１６または１７に記載のパッケージと、センサ素子とを備える、センサ装置。
【請求項20】
請求項１８に記載の基板と、センサ素子とを備える、センサ装置。
【請求項21】
前記センサ素子は、前記基板に対してフリップチップ接続される、請求項２０に記載のセンサ装置。
【請求項22】
前記基板と、前記センサ素子との間に、前記第１貫通孔と導通する空間の体積を低減する封止部材を備える、請求項２０または２１に記載のセンサ装置。
【請求項23】
前記センサ素子はガスセンサ素子であり、前記ガスセンサ素子は、前記基板側に突出した感ガス部を備え、
前記感ガス部は、前記第２貫通孔内に収容されている、請求項２０～２２のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項24】
請求項１９から２３のいずれか１項に記載のセンサ装置を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、素子を搭載する基板およびパッケージ、前記素子を搭載したセンサ装置、ならびに前記装置を備える電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
スマートフォンなどのモバイルデバイスには、種々のセンサが搭載される。特に気体の性質を検知するセンサは、通気のための貫通孔を有するため、デバイスの筐体に防水シートを貼ることにより、防水性を向上させていた。しかしながら、防水シートとして通常用いられるシートは高価である。また、筐体内側に防水シートを貼る工程が必要となる。さらに、小型デバイスにおいては、防水シートを貼り付けることが、構造的に困難である場合もある。そのため、通気性に優れ、防水構造を有する基板およびセンサ装置が所望されている。
【0003】
特許文献１には、直径０．１ｍｍ～０．６ｍｍ、長さ１ｍｍ～５ｍｍのマイクロチャネルを有する防水カバー体構造が開示されている。
【0004】
特許文献２には、シリコン（Ｓｉ）などを用いて構成される板状の防水部材が開示されている。当該防水部材は、その上下面を貫通する複数の貫通孔を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】日本国実用新案登録公報「第３２０１７５８号」
【文献】日本国公開特許公報「特開２０１９－１２４４９９号」
【発明の概要】
【0006】
本開示の一態様に係る基板は、複数の第１貫通孔を有するセラミック絶縁層である第１層と、前記第１層に対して積層され、少なくとも１つの第２貫通孔を有するセラミック絶縁層である第２層と、を含む。前記第１貫通孔の直径は、１０～５０μｍであり、前記第２貫通孔の直径は、前記第１貫通孔の直径よりも大きく、前記複数の第１貫通孔の少なくとも一部は、前記第１層の平面視において前記第２貫通孔と重なる位置にある。
【0007】
本開示の一態様に係るパッケージは、蓋体としての前記基板と、センサ素子を収容する収容凹部および配線を有する配線基板と、を備える。前記第１層は、前記収容凹部の側にある。前記第２貫通孔の直径は、１００μｍ以上２００μｍ以下である。前記第１層の、前記収容凹部の側の面と、前記収容凹部とによって規定される体積をＶ、前記第１貫通孔および前記第２貫通孔の体積の総和をＶ’としたときに、Ｖ’／Ｖ≧０．０５％である。
【0008】
本開示の一態様に係るセンサ装置は、前記基板と、センサ素子とを備える。
【0009】
本開示の一態様に係るセンサ装置は、前記パッケージと、センサ素子とを備える。
【0010】
本開示の一態様に係る電子機器は、前記センサ装置を備える。
【0011】
本開示の一態様に係るパッケージは、センサ素子を収容する収容凹部を有する第１基板と、前記収容凹部を塞ぐ第２基板と、を備える。前記第２基板は、複数の第１貫通孔を有するセラミック絶縁層である第１層と、前記第１層に対して積層され、少なくとも１つの第２貫通孔を有するセラミック絶縁層である第２層と、を含む。前記第１貫通孔の直径は、１０～５０μｍである。前記第２貫通孔の直径は、前記第１貫通孔の直径よりも大きい。前記複数の第１貫通孔の少なくとも一部は、前記第１層の平面視において前記第２貫通孔と重なる位置にある。前記第２層は前記収容凹部側にある。
【0012】
本開示の一態様に係る基板は、センサ素子が搭載される。前記基板は、複数の第１貫通孔を有するセラミック絶縁層である第１層と、前記第１層に対して積層され、少なくとも１つの第２貫通孔を有するセラミック絶縁層である第２層と、前記第２層の表面において、前記第１貫通孔および前記第２貫通孔を取り囲むように位置する枠部と、配線導体と、を有している。前記第１貫通孔の直径は、１０～５０μｍである。前記第２貫通孔の直径は、前記第１貫通孔の直径よりも大きい。前記複数の第１貫通孔の少なくとも一部は、前記第１層の平面視において前記第２貫通孔と重なる位置にある。
【0013】
本開示の一態様に係るセンサ装置は、前記基板と、センサ素子とを備える。
【0014】
本開示の一態様に係るセンサ装置は、前記パッケージと、センサ素子とを備える。
【0015】
本開示の一態様に係る電子機器は、前記センサ装置を備える。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本開示の実施形態１に係る例示的な基板の断面図である。
【図2】本開示の実施形態１に係る別の例示的な基板の断面図である。
【図3】本開示の実施形態１に係る第１層に形成された第１貫通孔の断面を示す例示的なＳＥＭ写真である。
【図4】本開示の実施形態１に係る第１層の概略断面図である。
【図5】本開示の実施形態１に係る基板の要部の平面図と、前記基板の拡大断面図とを示している。
【図7】第１層の概略断面図および第１貫通孔の平面図である。
【図8】第１層の概略断面図である。
【図9】基板１を平面視したときの、第１貫通孔の配置例を示す平面概略図である。
【図10】基板１を平面視したときの、第１貫通孔の配置例を示す平面概略図である。
【図11】防水試験に用いた装置の概要を示す図である。
【図12】防水試験に用いた評価サンプルの断面図である。
【図13】本開示の実施形態２に係るガスセンサ装置の断面図である。
【図14】本開示の実施形態２に係る別の例示的なガスセンサ装置の断面図である。
【図15】本開示の実施形態２に係る別の例示的なガスセンサ装置の断面図である。
【図16】本開示の実施形態２に係る別の例示的なガスセンサ装置の断面図である。
【図17】本開示の実施形態２に係るパッケージの断面図である。
【図18】本開示の実施形態２に係る別の例示的なガスセンサ装置の断面図である。
【図19】本開示の実施形態２に係る別の例示的なガスセンサ装置の断面図である。
【図20】本開示の実施形態２に係るセンサ装置の断面図である。
【図21】本開示の実施形態２に係るセンサ装置の断面図である。
【図22】本開示の実施形態３に係る例示的な基板の断面図である。
【図23】本開示の実施形態３に係る基板の斜視図である。
【図24】本開示の実施形態４に係るガスセンサ装置の断面図である。
【図25】本開示の実施形態４に係る気圧センサ装置の断面図である。
【図26】本開示の実施形態４に係るガスセンサ装置の断面図である。
【図27】本開示の実施形態４に係る気圧センサ装置の断面図である。
【図28】実施形態２に係るガスセンサ装置を備える電子機器の断面図である。
【図29】実施形態４に係るガスセンサ装置を備える電子機器の断面図である。
【図30】実施形態２に係るガスセンサ装置を備える電子機器の断面図である。
【図31】実施形態４に係る気圧センサ装置を備える電子機器の断面図である。
【図32】実施形態４に係るガスセンサ装置を備える電子機器の断面図である。
【図33】実施形態４に係るガスセンサ装置を備える電子機器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
〔実施形態１〕
以下、本開示の一実施形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は、本開示の実施形態１に係る例示的な基板１を、基板１に垂直かつＸ軸方向に平行な面で切断したときの断面図である。図面において、Ｘ－Ｙ平面は、基板１の上面または底面に平行な面であり、Ｚ軸は、Ｘ－Ｙ平面と垂直に交わる軸である。本明細書における基板の断面図は、特に明示しない限り図１と同様の面で切断した時の断面図である。また、後述する基板を含むパッケージおよびセンサ装置の断面図についても、特に明示しない限り図１と同様の面で切断した時の断面図である。
以下、本開示の一実施形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は、本開示の実施形態１に係る例示的な基板１を、基板１に垂直かつＸ軸方向に平行な面で切断したときの断面図である。図面において、Ｘ－Ｙ平面は、基板１の上面または底面に平行な面であり、Ｚ軸は、Ｘ－Ｙ平面と垂直に交わる軸である。本明細書における基板の断面図は、特に明示しない限り図１と同様の面で切断した時の断面図である。また、後述する基板を含むパッケージおよびセンサ装置の断面図についても、特に明示しない限り図１と同様の面で切断した時の断面図である。
【0018】
図１に示すように、基板１は、複数の第１貫通孔１０１を有する第１層１０と、少なくとも１つの第２貫通孔１１１を有する第２層１１と、が積層された構成を有している。第１層１０は、基板１の一方の外表面を構成する第１－１面１０２と、第２層１１と対向する側の第１－２面１０３とを有する。第２層１１は、基板１の他方の外表面を構成する第２－１面１１２と、第１層１０と対向する側の第２－２面１１３とを有する。第１層１０および第２層１１は、それぞれ、例えば酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体、ムライト質焼結体または窒化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料を含む絶縁材料からなる絶縁層である。基板１は、基板１を第２－１面１１２の側から平面視したときに、１つの第２貫通孔１１１に対して、複数の第１貫通孔１０１が重なっている。基板１は、例えば、平面視において長方形状、または正方形状などの四角形状である。
【0019】
基板１において、Ｚ軸方向を厚み方向とすると、第１層１０の厚さＴ１は、５０μｍ以上１５０μｍ以下である。第１－１面１０２において、第１貫通孔１０１は例えば円形であり、その直径Ｄ１は、１０μｍ以上５０μｍ以下である。第１貫通孔の直径が深さ方向にわたって一定でない場合は、最も小さい径が１０μｍ以上５０μｍ以下である。例えば、第１－１面１０２と、第１－２面１０３とで第１貫通孔１０１の直径Ｄ１が異なる場合は、小さい方の径が１０μｍ以上５０μｍ以下である。第２層１１の厚さＴ２は、５０μｍ以上２００μｍ以下である。第２－１面１１２において、第２貫通孔１１１は例えば円形であり、その直径Ｄ２は、第１貫通孔１０１の直径Ｄ１よりも大きい。第２貫通孔１１１の直径Ｄ２は例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下である。第１貫通孔１０１および第２貫通孔１１１の、基板１と平行な面（Ｘ－Ｙ平面）における断面形状は、円形に限定されず、後述する図１０に示す例のような四角形などの多角形状であってもよい。このときの第１貫通孔１０１および第２貫通孔１１１の寸法は、例えば四角形の辺の長さが上記直径Ｄ１および直径Ｄ２に相当する。
【0020】
図１では、基板１が第１層１０と、第２層１１の２層からなる例を示しているが、２層に限定されない。基板１は、第１層１０と、第２層１１とが直接積層されていてもよいし、他の層を挟んで積層される態様であってもよい。
【0021】
基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体を含む積層体（セラミック体）であり、次のようにして製作することができる。すなわち、まず、第１層１０および第２層１１となるセラミックグリーンシート（グリーンシート）を作製する。酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末を適当な有機バインダおよび有機溶剤とともにシート状に成形して四角シート状の複数のセラミックグリーンシートを作製する。第１貫通孔１０１は、例えば、第１層１０に相当するセラミックグリーンシートに金型等を用いて穿孔されることにより形成される。当該穿孔時の孔径は、焼成後の孔径が１０μｍ以上５０μｍ以下となるサイズである。第２貫通孔１１１は、例えば、第２層１１に相当するセラミックグリーンシートに金型などを用いて形成される。第１貫通孔１０１および第２貫通孔１１１は、レーザを用いて形成されてもよい。次に、これらのセラミックグリーンシートを積層して積層体を作製する。その後、この積層体を１３００～１６００℃の温度で焼成することによって基板１を製作することができる。
【0022】
セラミックグリーンシートは、焼成により１０％～２０％程度収縮するため、グリーンシートに形成する孔は、焼成後の第１貫通孔１０１および第２貫通孔１１１の径よりも１０％～２０％程度大きい孔径とすることができる。また、焼成前のセラミックグリーンシートは軟らかい材料であるため、上記のような微細な孔加工が容易である。そのため、セラミック積層体から基板１を形成する場合には、一般的には金属基板や有機基板では難しいとされる、直径１００μｍ以下のような微細な貫通孔の形成が容易である。また、セラミックグリーンシートに金型などを用いて微細な貫通孔を形成する方法は、シリコンなどを材料とする基板にエッチング加工によって貫通孔を形成する方法と比較して生産性が高い。すなわち、セラミックを用いることにより生産性を向上させることができる。
【0023】
また、セラミックグリーンシートは、厚みが薄いほど微細な貫通孔の形成が容易である。第１層１０を構成するセラミックグリーンシートとして、厚みの薄いグリーンシートを用いることにより、微細な第１貫通孔１０１を容易に形成することができる。また、第２層１１を構成するセラミックグリーンシートは、基板１に要求される強度に応じた厚さおよび層数とすることができる。すなわち、第２層１１に、第２層１１と同じ構成の絶縁層が１以上重なっていてもよい。基板１が微細な第１貫通孔１０１を有する第１層１０とそれ以外の第２層１０２とが積層された積層体であることにより、微細貫通孔を有するとともに必要とされる基板厚みを確保することが容易となる。
【0024】
基板１は、微細な第１貫通孔１０１を有することにより、気体は通すが、水は通しにくい基板を実現できる。第１貫通孔１０１の直径Ｄ１が１０μｍ以上５０μｍ以下であることから、水が通りにくい構造を実現することができる。第１貫通孔１０１の直径Ｄ１が１０μｍ以上であることから良好な通気性を実現することができる。直径Ｄ１が１０μｍ以上の第１貫通孔１０１は、基板１の材料をセラミックとすることにより容易に形成することができる。また、第１貫通孔１０１の直径Ｄ１が１０μｍ以上５０μｍ以下であり、第１層１０の厚さＴ１を５０μｍ以上１５０μｍ以下とすることにより、ＩＰＸ７レベル以上の防水性を有するとともに通気性に優れた基板を実現することができる。また、基板１の厚さ（Ｔ１＋Ｔ２）に対して第１貫通孔１０１の深さ（＝第１層の厚さＴ１）が浅い構成であるため、通気性を向上させることができる。一方、第２層１１を積層させることにより、強度を確保することができる。
【0025】
さらに、基板１は、セラミック絶縁層の積層構造であるため、内部に収容する素子などを保護するための十分な強度を確保することができる。また、基板１の材料としてセラミックを用いることにより、金属または有機材料を用いる場合に比べ、水またはガスに対する腐食、劣化を低減することができる。さらに、基板１の材料としてセラミックを用いることにより、シリコンを用いた場合と比較して基板１は高い強度を有することができる。そのため、基板１を薄型化することができる。さらに、高い強度を有するため、貫通孔の数を増やすことができ、通気性を向上させることができる。
【0026】
（変形例１－１）
図２は、実施形態１に係る別の例示的な基板１Ａの断面図である。基板１Ａは、図２に示すように、基板１Ａを第２－１面１１２Ａの側から平面視したときに、１つの第２貫通孔１１１Ａに対して、１つの第１貫通孔１０１が重なっている点が上述の基板１と異なる。上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。他の変形例および実施形態についても同様である。
図２は、実施形態１に係る別の例示的な基板１Ａの断面図である。基板１Ａは、図２に示すように、基板１Ａを第２－１面１１２Ａの側から平面視したときに、１つの第２貫通孔１１１Ａに対して、１つの第１貫通孔１０１が重なっている点が上述の基板１と異なる。上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。他の変形例および実施形態についても同様である。
【0027】
具体的には、図２に示す基板１Ａは、複数の第１貫通孔１０１Ａを有する第１層１０Ａと、複数の第２貫通孔１１１Ａを有する第２層１１Ａと、が積層された構成を有している。第１層１０Ａは、基板１Ａの一方の外表面を構成する第１－１面１０２Ａと、第２層１１Ａと対向する側の第１－２面１０３Ａとを有する。第２層１１Ａは、基板１Ａの他方の外表面を構成する第２－１面１１２Ａと、第１層１０Ａと対向する側の第２－２面１１３Ａとを有する。第１層１０Ａおよび第２層１１Ａは、それぞれ上述の基板１の第１層１０および第２層１１と同様セラミック材料を含む絶縁材料からなる絶縁層である。
【0028】
基板１Ａにおいて、第１層１０Ａおよび第２層１１Ａの厚さ、ならびに第１貫通孔１０１Ａの直径Ｄ１は、上述の基板１と同様である。第２－１面１１２Ａにおいて、第２貫通孔１１１Ａは例えば円形であり、その直径Ｄ２は、１００μｍ以上２００μｍ以下である。
【0029】
第２層１１Ａを、パッケージの外側になるように配置することにより、微細な第１貫通孔１０１Ａの外側に第１貫通孔１０１Ａよりもひと回り大きい第２貫通孔１１１Ａを有し得る。これにより、基板１Ａの防水性をさらに向上させることができる。
【0030】
（第１貫通孔について）
第１貫通孔１０１について、図３～図１０を用いて以下に詳述する。第１貫通孔１０１についての以下の記載は、上述した第１貫通孔１０１Ａおよび以下に説明する全ての第１貫通孔についても同じ内容を言及することができることに留意されたい。
第１貫通孔１０１について、図３～図１０を用いて以下に詳述する。第１貫通孔１０１についての以下の記載は、上述した第１貫通孔１０１Ａおよび以下に説明する全ての第１貫通孔についても同じ内容を言及することができることに留意されたい。
【0031】
基板１を用いて構成されるセンサ装置は、内部に搭載するセンサ素子への通気性を確保するために気体が通過するための貫通孔を有している。また、当該センサ素子を搭載する電子機器は、例えば、ＩＰＸ７に相当するレベルの防水性が要求される。そのため、基板１が有する第１貫通孔１０１は、良好な通気性と、ＩＰＸ７に相当するレベルの防水性能を実現できる構成であることが所望される。このような状況の下、本発明者らは、良好な通気性を確保するとともに、防水性を有する構造の基板について鋭意検討し、本開示の基板を実現した。
【0032】
図３は、第１層１０に形成された第１貫通孔１０１を第１層１０の表面に対して垂直な平面（Ｘ－Ｚ面）で切断したときの断面を示す例示的なＳＥＭ写真である。図３に示すように、第１貫通孔１０１は、第１層１０に対して略垂直であり得る。また、第１貫通孔１０１は、第１－１面１０２側の第１開口部１２１および第１－２面１０３側の第２開口部１２２の径がほぼ等しい直線的な管形状である。より具体的には、図３に示す断面において、第１貫通孔１０１の内壁面がなす線分と、第１層１０の表面がなす線分との角度のうち小さい方の角度（θ１）は、８０°以上９０°以下であってもよい。第１貫通孔１０１が上述のような構成であることにより、良好な通気性を実現することができる。図３に示す例では、第１層１０の厚さＴは約１００μｍであり、第１貫通孔１０１の第１－１面１０２側の直径Ｄは約２６μｍである。
【0033】
次に、図４～図６を用いて、防水性を向上させるための第１貫通孔１０１の態様について説明する。図４は、第１層１０の概略断面図であり、第１貫通孔１０１の別の態様を示している。図５は、第２－１面１０２側から基板１を見たときの平面図と、基板１のＸ－Ｚ平面に平行な面における拡大断面図とを示している。当該平面図は、第２貫通孔１１１に対する第１貫通孔１０１の配置の一例を示している。図６は、図５に対する比較例を示している。
【0034】
図４に示すように、第１貫通孔１０１は、第１開口部１２１の大きさと、第２開口部１２２の大きさとが異なる態様であってもよい。図４において、第１貫通孔１０１Ｂは、第１開口部１２１Ｂが、第２開口部１２２Ｂよりも小さい例を示している。第１貫通孔１０１Ｃは、第１開口部１２１Ｃが、第２開口部１２２Ｃよりも大きい例を示している。
【0035】
図４において、第１開口部１２１の側が、水が浸入してくる可能性がある側であると仮定する。このとき、第１貫通孔１０１Ｃのように第２開口部１２２の径に対して、第１開口部１２１の径が大きい場合、第１－１面１０２の側から第１貫通孔１０１Ｃの内部に水が比較的浸入し易くなることが考えられる。一方、第１貫通孔１０１Ｂのように第１開口部１２１の径に対して、第２開口部１２２の径が大きい場合、第１－１面１０２の側から第１貫通孔１０１Ｂの内部に浸入した水が第１－２面１０３へ流れ出やすくなることが考えられる。そして、第１開口部１２１と第２開口部１２２との径の差が大きいほど上述のような可能性が高まることが考えられる。
【0036】
以上のことから、第１貫通孔１０１は、第１貫通孔１０１の内壁面がなす線分と、第１層１０の表面がなす線分との角度のうち小さい方の角度（θ１）は、８０°以上９０°以下であってもよい。また、第１開口部１２１および第２開口部１２２の径がほぼ等しい直線的な管形状であってもよい。また、第１層１０の厚さＴ（すなわち第１貫通孔１０１の第１開口部１２１と第２開口部１２２との距離）は、第１開口部１２１の直径Ｄの２倍よりも大きくてもよい。当該構成により、基板１の防水性をより向上させることができる。また、第１貫通孔１０１が直線的な管形状であることで、孔間のピッチをより狭くすることが可能となる。これにより、基板１に形成する第１貫通孔１０１の数を増加させ、通気性を向上させることができる。
【0037】
第１貫通孔１０１の形成にあたり、シリコンを材料とする基板にエッチング加工によって孔形成する方法では、貫通孔にテーパーがつくため、第１開口部１２１および第２開口部１２２の径がほぼ等しい直線的な管形状を実現することは困難である。一方、本開示は、基板１がセラミック絶縁層であるため、セラミックグリーンシートに金型等を用いて穿孔する方法によって、直線的な管形状を有する第１貫通孔１０１を容易に形成することができる。
【0038】
第１貫通孔１０１の２つの開口部の大きさは多少の差が許容され得る。例えば開口部の大きさが小さい方の直径が、上述した１０μｍ以上５０μｍ以下である場合、所望の防水性能を得るためには、大きい方の直径は１００μｍ以下とすることができる。さらには、大きい方の開口を水が浸入してくる可能性がある側とすることができる。すなわち、図４における第１貫通孔１０１Ｃのように、第１開口部１２１の方が第２開口部１２２よりも大きいテーパー形状であってもよい。１００μｍ以下の寸法であれば、第１開口部１２１もある程度の防水性を有する。また、第１貫通孔１０１内の空気の抵抗によって、浸入した水は第２開口部１２２まで到達しにくい。ある程度の水圧が加わると浸入した水が第２開口部１２２まで到達することが考えられるが、第２開口部１２２は十分に小さい径であるため、第２開口部１２２を超えて浸水する可能性を低減することができる。そのため、第１貫通孔１０１の２つの開口部の大きさが異なる場合には、第１開口部１２１の方が第２開口部１２２よりも大きい方が防水性に優れる。
【0039】
さらに、図５に示すように、第１貫通孔１０１は、基板１を第２層１１の第２－１面１１２側から平面視したときに、第２貫通孔１１１の内側面から離隔して形成されていてもよい。当該構成により、第１－１面１０２において、第１貫通孔１０１の周囲に水が拡がる部分を確保することができるため、表面張力により第１貫通孔１０１に水が浸入し難くなる。図６に示す比較例では、貫通孔が第２貫通孔１１１の内側面から離隔していないために、第２貫通孔１１１の内側面を伝って貫通孔内部に水が浸入しやすくなる。第１貫通孔１０１を第２貫通孔１１１の内側面から離隔して形成することにより、第１貫通孔１０１に水が浸入する可能性をより低減することができる。
【0040】
さらに防水性能を向上させるために、第１層の第１－１面１０２もしくは第１－２面１０３または両面に、撥水機能を有するコーティング層を有していてもよい。撥水機能を有するコーティング層は、例えば、フッ素を含む処理液に基板１を浸漬して乾燥させることにより形成することができる。また、前記処理液への浸漬時に加圧または減圧することにより、第１貫通孔１０１内にも処理液を浸入させ、第１貫通孔１０１の内壁にコーティング層を形成してもよい。コーティング層を有することにより、第１貫通孔１０１に水が浸入し難くなるため、コーティング層を有していない場合と比較して、第１貫通孔１０１の孔径を大きくすることができる。これにより、通気性を向上させることができる。
【0041】
次に、図４、図７～図１０を参照して、基板１が良好な通気性を有するための第１貫通孔１０１の態様について説明する。図７は、第１層１０の概略断面図および第１貫通孔１０１を第１層１０の第１－１面１０２側から見たときの平面図であり、第１貫通孔１０１の別の態様を示している。図８は、第１層１０の概略断面図であり、第１貫通孔１０１の別の態様を示している。図９および図１０は、基板１を第２層１１の第２－１面１１２側から平面視したときの、第１貫通孔１０１の配置例を示す平面概略図である。
【0042】
第１貫通孔１０１は、図７に示す第１貫通孔１０１Ｄ、第１貫通孔１０１Ｅおよび第１貫通孔１０１Ｆのように、第１層１０の第１－１面１０２または第１－２面１０３に対して傾斜している態様であってもよい。図７において、第１貫通孔１０１Ｄは、第１開口部１２１の中心と、第２開口部１２２の中心とを結ぶ仮想中心線Ｌが、第１層１０の第１－１面１０２または第１－２面１０３に対して９０°＋５°傾斜している（角度θ２＝９５°）例である。第１貫通孔１０１Ｄの第２開口部１２２の直径をＤとした場合、平面視で第１開口部１２１と第２開口部１２２とが重なる重複領域ＳＤのＸ軸方向の長さは約０．８５Ｄである。第１貫通孔１０１Ｅは、仮想中心線Ｌが、第１層１０の第１－１面１０２または第１－２面１０３に対して９０°＋１０°傾斜している（角度θ２＝１００°）例である。第１貫通孔１０１Ｅの第２開口部１２２の直径をＤとした場合、重複領域ＳＥのＸ軸方向の長さは約０．６６Ｄである。第１貫通孔１０１Ｆは、仮想中心線Ｌが、基板面に対して９０°＋１５°傾斜している（角度θ２＝１０５°）例である。第１貫通孔１０１Ｆの第２開口部１２２の直径をＤとした場合、重複領域ＳＦのＸ軸方向の長さは約０．４７Ｄである。
【0043】
第１貫通孔１０１が良好な通気性を有するためには、基板１を平面視したときに、貫通孔の第１開口部１２１と、第２開口部１２２とが重なる重複領域Ｓ（図７のＳＤ、ＳＥおよびＳＦ）の面積が大きい方がよい。所望の通気性を確保するためには、仮想中心線Ｌが、第１層１０の第１－１面１０２または第１－２面１０３に対して９０°±１０°以下であってもよいし、９０°±５°以下であってもよい。
【0044】
さらに、第１貫通孔１０１は、図８に示す第１貫通孔１０１Ｇ、第１貫通孔１０１Ｈおよび第１貫通孔１０１Ｉのような態様であってもよい。図８の第１貫通孔１０１Ｇは、第１開口部１２１Ｇおよび第２開口部１２２Ｇの孔径が異なり、さらに仮想中心線Ｌが第１層１０の第１－１面１０２または第１－２面１０３に対して傾斜している例である。第１貫通孔１０１Ｈは、第１貫通孔１０１Ｈの内壁面１２３Ｈが湾曲面である例である。第１貫通孔１０１Ｉは、第１貫通孔１０１Ｉの内壁面１２３Ｉが屈曲面である例である。第１貫通孔１０１Ｈおよび第１貫通孔１０１Ｉのように、貫通孔の内壁面１２３は、ゆるい湾曲またはゆるい屈曲を有していてもよい。また、図４に示す第１貫通孔１０１Ｂおよび第１貫通孔１０１Ｃのように、第１開口部１２１の大きさと、第２開口部１２２の大きさとが異なる態様であってもよい。
【0045】
一方、図４に示す第１貫通孔１０１Ｂおよび図８に示す第１貫通孔１０１Ｇにおいて、内壁の傾斜が大きい場合、通気性が低下することが考えられる。また、図８に示す第１貫通孔１０１Ｈの内壁面１２３Ｈの湾曲および第１貫通孔１０１Ｉ貫通孔の内壁面１２３Ｉの屈曲の程度が大きい場合も通気性が低下することが考えられる。
【0046】
以上のことから、防水特性、通気性を考慮すると、第１貫通孔１０１は、第１開口部１２１の孔径と第２開口部１２２の孔径が同程度の大きさであり、第１層１０に対して略垂直方向に延伸するストレートの円筒形状であってもよい。
【0047】
続いて、第１層１０における第１貫通孔１０１の例示的な配置について図９および図１０を用いて説明する。第１層１０における第１貫通孔１０１の配置は、特に限定されない。搭載するセンサ素子の種類、特徴に応じて任意の配置が選択され得る。図９の符号９００１は、基板１を第２層１１の第２－１面１１２側から平面視したときに、第１貫通孔１０１が千鳥配列を有する例を示している。図９の符号９００２は、第１貫通孔１０１が格子配列を有する例を示している。
【0048】
第１貫通孔１０１間の距離は、符号９００１の千鳥配列および符号９００２の格子配列共に等しい孔間距離ＤＰを有している。一方、符号９００１の千鳥配列と、符号９００２の格子配列を比較すると、第２貫通孔１１１の孔内に含まれる第１貫通孔１０１の数は、符号９００１の千鳥配列の方が多い。つまり、千鳥配列は、孔間距離ＤＰの等しい格子配列と比較して、同じ面積の領域に同じ径の第１貫通孔１０１を多く配置することができる。良好な通気性を得るためには、第２貫通孔１１１の孔部の面積に対する第１貫通孔１０１の孔部の面積の総和の割合が高い方がよい。すなわち、第２貫通孔１１１の孔内に含まれる第１貫通孔１０１の数が多い方がよい。第１貫通孔１０１間の距離ＤＰが等しいため、千鳥配列を採用することで第１貫通孔１０１の数が増えた場合であっても、基板１の強度に対する影響は低いと考えられる。以上のことから、通気性を考慮すると、第１貫通孔１０１の配列は、千鳥配列であってもよい。複数の第１貫通孔１０１を千鳥配列で配置することにより、基板１の通気性を向上させることができる。
【0049】
図１０は、第１層１０が、中央部分に第１貫通孔１０１を有していない例を示している。当該構成により、基板１の中央部直下にセンサ素子のセンシング部が配置される場合、第１貫通孔１０１を通過したダストまたは水滴が当該センシング部分に影響を及ぼす可能性を低減することができる。
【0050】
（実証試験１：防水試験１）
以下では、水深１ｍの水圧を３０分間かけたときに浸水するか否かを、第１貫通孔１０１の直径Ｄ１と、貫通孔の厚みＴｓを種々変化させて調査した防水試験について図１１を用いて説明する。図１１は、防水試験に用いた装置の概要を示す図である。評価サンプル５１０の上面から水面までが１ｍの状態で、評価サンプル５１０を３０分間没したときに浸水しない場合、ＩＰＸ７レベルの防水性能を有していると判断することができる。
以下では、水深１ｍの水圧を３０分間かけたときに浸水するか否かを、第１貫通孔１０１の直径Ｄ１と、貫通孔の厚みＴｓを種々変化させて調査した防水試験について図１１を用いて説明する。図１１は、防水試験に用いた装置の概要を示す図である。評価サンプル５１０の上面から水面までが１ｍの状態で、評価サンプル５１０を３０分間没したときに浸水しない場合、ＩＰＸ７レベルの防水性能を有していると判断することができる。
【0051】
図１１は、防水試験に用いた装置を示す概略図である。図１１の符号１１０１は、防水試験に用いた装置の全体図を示している。サンプル瓶５０１と、円管５０２とを接続した装置の底部に評価サンプル５１０を設置し、容器内部に、評価サンプル５１０の上面から水面までの高さが１ｍとなるように水を満たした状態において、３０分間の防水試験を実施した。評価サンプル５１０は、サンプル基板（上層５０３Ａおよび下層５０３Ｂ）と、キャビティ基板５０４とが樹脂接着剤５０６によって接合されることにより構成されている。図１１の符号１１０２は、評価サンプル５１０のサンプル基板の上面図、符号１１０３は、評価サンプル５１０のサンプル基板の下面図を示している。符号１１０４は、符号１１０２のＡ－Ａ線断面図を示している。当該サンプル基板は、２層からなり、水と接する上層５０３Ａには、第１貫通孔１０１が形成されている。上層５０３Ａの厚みが、すなわち貫通孔の厚みＴｓである。下層５０３Ｂには、第１貫通孔１０１と対応する箇所に第１貫通孔１０１よりも孔径の大きい第２貫通孔１１１が形成されている。
【0052】
符号１１０５は、キャビティ基板５０４の上面図であり、符号１１０６は、符号１１０５のＢ－Ｂ線断面図を示している。符号１１０７は、評価サンプル５１０の断面図を示している。
【0053】
評価サンプル５１０の上層５０３Ａ、下層５０３Ｂおよびキャビティ基板５０４は、それぞれコーティングなしのアルミナ質焼結体を用いて製作した。また、上層５０３Ａ、下層５０３Ｂおよびキャビティ基板５０４の表面粗さＲａは、２．０μｍ未満であった。上層５０３Ａ、下層５０３Ｂおよびキャビティ基板５０４の表面における水の濡れ角は、９０°未満であった。
【0054】
３０分の試験時間経過後、サンプル基板をキャビティ基板５０４から取り外し、キャビティ５０５内への浸水の有無を×１０倍のマイクロスコープを用いて確認した。それぞれの実施例について、２０個の評価サンプルを用いて評価した。また、比較例として孔径０．０５１ｍｍ、貫通孔厚み０．１ｍｍの貫通孔について同様の評価サンプルを１０個用いて試験した。
【0055】
表１は、各実施例についての、試験した評価サンプルの孔径と貫通孔厚みの対応表である。
【0056】
【表1】
【0057】
【表2】
【0058】
（実証試験２：防水試験２）
以下では、第１貫通孔１０１と導通するパッケージ内の空間体積Ｖに対して、防水効果を有する第１貫通孔１０１の総体積Ｖ’が有する割合（Ｖ’／Ｖ）と、防水性能との関係について調査した防水試験２について図１２を用いて説明する。図１２は、防水試験２に用いた評価サンプル５２０の断面図である。
以下では、第１貫通孔１０１と導通するパッケージ内の空間体積Ｖに対して、防水効果を有する第１貫通孔１０１の総体積Ｖ’が有する割合（Ｖ’／Ｖ）と、防水性能との関係について調査した防水試験２について図１２を用いて説明する。図１２は、防水試験２に用いた評価サンプル５２０の断面図である。
【0059】
防水試験２で用いた評価サンプル５２０は、防水試験１で用いた評価サンプル５１０と、下層５０３Ｂを有さない点が異なっている。その他の構成については評価サンプル５１０と同じ構成である。
【0060】
図１２に示すように、評価サンプル５２０の第１貫通孔１０１の総体積をＶ’、上層５０３Ａの下面と、キャビティ基板５０４の内面とで規定される空間体積をＶとする。サンプルＡとして、３．０ｍｍ×３．０ｍｍ×１．１ｍｍサイズのキャビティ基板５０４に、平面視において２．８ｍｍ×２．８ｍｍサイズの上層５０３Ａを有する評価サンプル５２０を準備した。サンプルＢとして、２．０５ｍｍ×２．０５ｍｍ×０．９ｍｍサイズのキャビティ基板５０４に、平面視において１．９ｍｍ×１．９ｍｍサイズの上層５０３Ａを有する評価サンプル５２０を準備した。サンプルＡおよびサンプルＢ共に、上層５０３Ａの厚さは０．１ｍｍである。また、上層５０３Ａは、孔径０．０３４ｍｍの第１貫通孔１０１を、１６孔有している。
【0061】
サンプルＡにおいてＶ’／Ｖを算出すると、Ｖ’／Ｖ＝０．０５％であった。一方サンプルＢにおいて、Ｖ’／Ｖを算出すると、Ｖ’／Ｖ＝０．１２％であった。
【0062】
防水試験２においても、図１１の符号１１０１に示す装置を用いた。評価サンプル５２０の上面から水面までが１ｍの状態で、評価サンプル５２０を３０分間没したときに浸水しない場合、ＩＰＸ７レベルの防水性能を有していると判断することができる。また、同様にして評価サンプル５２０の上面から水面までが１．５ｍの状態で、評価サンプル５２０を３０分間没したときに浸水しない場合には、ＩＰＸ８レベルの防水性能を有していると判断することができる。
【0063】
表３は、サンプルＡおよびサンプルＢの、防水試験２の結果を示す表である。
【0064】
【表3】
【0065】
表３に示すように、サンプルＡについては、１ｍ－３０分の試験については２０個の評価サンプルにおいていずれの評価サンプルにおいても浸水は確認されず、ＩＰＸ７レベルの防水性を満たしていることが実証された。しかしながら、１．５ｍ－３０分の試験においては２０個の評価サンプルのうち１１個の評価サンプルにおいて浸水が確認された。一方、サンプルＢは、ＩＰＸ７の要件を満たす１ｍ－３０分の試験およびＩＰＸ８の要件を満たす１．５ｍ－３０分の試験において、各１０個の評価サンプルについていずれの評価サンプルにおいても浸水は確認されなかった。すなわち、サンプルＢは、ＩＰＸ７レベルおよびＩＰＸ８レベルの防水性を満たしていることが実証された。
【0066】
以上のことから、Ｖ’／Ｖが大きい方が、防水性が高いことが実証された。また、ＩＰＸ８レベルの防水性が実証されたことから、Ｖ’／Ｖ＞０．１％の条件を満たしてもよい。
【0067】
〔実施形態２〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。以降の実施形態においても同様である。
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。以降の実施形態においても同様である。
【0068】
本実施形態では、実施形態１に記載の基板１を含むパッケージ１００にセンサ素子３の一例としてガスセンサ素子３Ｇ（センサ素子）を搭載したガスセンサ装置２００（センサ装置）について説明する。実施形態２では、ガスセンサ素子３Ｇを搭載したガスセンサ装置２００について説明するが、搭載するセンサ素子は、ガスセンサ素子３Ｇに限定されない。実施形態２に例示するガスセンサ装置２００の構成は、センサ素子を搭載するパッケージに通気性が必要とされるセンサ素子を搭載したセンサ装置として適用され得る。当該センサ素子は、例えば気体の性質を検知する気体センサ素子であり、より具体的にはガスセンサ素子、気圧センサ素子または湿度センサ素子などが挙げられ得る。
【0069】
（ガスセンサ装置２００の構成）
図１３は、ガスセンサ装置２００を、基板１の断面図である。ガスセンサ装置２００は、パッケージ１００と、ガスセンサ素子３Ｇとを備える。パッケージ１００は、基板１（第２基板）と、センサ素子を収容する収容凹部２１および配線導体２２を有する配線基板２（第１基板）とを備える。基板１は、パッケージ１００の蓋体である。ガスセンサ装置２００（パッケージ１００）は、例えば、平面視において長方形状、または正方形状などの四角形状であり得る。
図１３は、ガスセンサ装置２００を、基板１の断面図である。ガスセンサ装置２００は、パッケージ１００と、ガスセンサ素子３Ｇとを備える。パッケージ１００は、基板１（第２基板）と、センサ素子を収容する収容凹部２１および配線導体２２を有する配線基板２（第１基板）とを備える。基板１は、パッケージ１００の蓋体である。ガスセンサ装置２００（パッケージ１００）は、例えば、平面視において長方形状、または正方形状などの四角形状であり得る。
【0070】
基板１は、実施形態１において説明したとおりである。図１３のガスセンサ装置２００では、基板１は、第１－１面１０２がパッケージ１００の外表面の一部を構成しており、第２－１面１１２がガスセンサ素子３Ｇと対向するように配置されている。
【0071】
配線基板２は、ガスセンサ素子３Ｇを搭載する基板である。配線基板２は、ガスセンサ素子３Ｇを搭載する基板としての機械的な強度の確保、および複数の配線導体２２間の絶縁性の確保などの機能を有している。配線基板２の収容凹部２１のサイズは、ガスセンサ素子３Ｇを収容できればよく、任意の形状および任意のサイズであり得る。また、収容凹部２１の内側面の形状も特に限定されない。図１３に示されるように、収容凹部２１の内側面は、階段形状であってもよい。また、配線基板２の底面に対して傾斜を有する傾斜面であってもよい。配線基板２は、内部および表面に配線導体２２を有している。
【0072】
配線基板２は、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる複数の絶縁層が積層された積層体であってもよい。
【0073】
配線基板２の表面および内部には、配線導体２２が設けられている。例えば、図１３に示すように、配線基板２は、配線導体２２として、ガスセンサ素子３Ｇと接続するための接続パッド２２Ａと、外部電気回路と接続するための端子電極２２Ｄとを含んでいる。接続パッド２２Ａと端子電極２２Ｄとは、配線基板２の内部に設けられた貫通導体２２Ｂ（図示せず）および内部配線層２２Ｃ（図示せず）によって電気的に接続されている。貫通導体２２Ｂは絶縁層を貫通し、内部配線層２２Ｃは絶縁層間に配置されている。端子電極２２Ｄは配線基板２の下面だけではなく、下面から側面にかけて、あるいは側面に設けられていてもよい。
【0074】
配線導体２２は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金、白金、ニッケルもしくはコバルト等の金属、またはこれらの金属を含む合金を導体材料として主に含むものである。接続パッド２２Ａおよび端子電極２２Ｄは、導体材料のメタライズ層またはめっき層等の金属層として配線基板２の表面に形成される。上記金属層は、１層でもよく、複数層でもよい。また、貫通導体２２Ｂおよび内部配線層２２Ｃは、導体材料のメタライズによって配線基板２の内部に形成される。
【0075】
配線導体２２の接続パッド２２Ａ、内部配線層２２Ｃおよび端子電極２２Ｄは、例えば、タングステンのメタライズ層である場合には、以下のようにして形成される。すなわち、タングステンの粉末を有機溶剤および有機バインダと混合して作製した金属ペーストを、配線基板２となるセラミックグリーンシートの所定位置にスクリーン印刷法等の方法を用いて印刷し、焼成する方法により形成することができる。また、このうち、接続パッド２２Ａおよび端子電極２２Ｄとなるメタライズ層の露出表面には、電解めっき法または無電解めっき法等を用いてニッケルまたは金等のめっき層がさらに被着されていてもよい。また、貫通導体２２Ｂは、上記の金属ペーストの印刷に先駆けてセラミックグリーンシートの所定の位置に貫通孔を設け、上記金属ペーストをこの貫通孔に充填して焼成することにより形成されてもよい。
【0076】
基板１と、配線基板２とは、封止接合材７を介して接合され得る。封止接合材７としては、例えば樹脂接着剤、ガラス、はんだを含むろう材等が挙げられる。ろう材によって基板１と配線基板２とを接合する場合、配線基板２の上面および基板１における配線基板２の上面と対向する部分に接合用金属層６を設けていてもよい。接合用金属層６は、例えばめっき膜やメタライズ層などの金属膜により形成されていてもよい。
【0077】
ガスセンサ素子３Ｇは、例えば、基板型半導体式ガスセンサが用いられる。当該基板型半導体式ガスセンサは、支持基板３２Ｇの表面に感ガス部３１Ｇとなる半導体材料を薄膜ないし厚膜状に形成後、焼成して得られる。支持基板３２Ｇの表面には、白金くし型電極（図示せず）が設けられており、電極間に配線された白金線を信号線としてセンサ出力を取り出す。感ガス部３１Ｇの加熱は支持基板３２Ｇ裏側の白金ヒータ（図示せず）によりおこなわれる。ガスセンサ素子３Ｇは、ヒーターが組み込まれたダイヤフラム構造のＭＥＭＳ基板を支持基板とした、ＭＥＭＳタイプの半導体式ガスセンサであってもよい。ガスセンサ素子３Ｇは、例えばガスセンサ素子３Ｇの下面が接合材３３によって配線基板２の収容凹部２１の底面に接合されて固定される。ガスセンサ素子３Ｇの上面に配置された電極（図示せず）と、配線基板２とは、接続部材５によって互いに電気的に接続される。
【0078】
感ガス部３１Ｇは、検出するガスにより差はあるものの、一般的にはヒーターによって２００～５００℃程度に加熱された状態でガスを検出する。そのため、ガスセンサ素子３Ｇを収容するパッケージの材質は、高温に曝された場合であっても発ガスまたは腐食の可能性の低い材質であるべきである。セラミックは、種々のガスまたは水分による腐食が生じにくい。また、高温に曝された場合であってもセラミック自体からの発ガスは非常に少ない。このような観点から、セラミックは、ガスセンサ装置２００のパッケージまたは基板の材質として非常に優れている。
【0079】
ガスセンサ装置２００は、端子電極２２Ｄと、外部電気回路とが電気的に接続されることにより、配線基板２（パッケージ１００）に搭載されたガスセンサ素子３Ｇと外部電気回路とが電気的に接続される。すなわち、ガスセンサ素子３Ｇと外部電気回路とが、ボンディングワイヤなどの接続部材５および配線導体２２を介して電気的に接続される。外部電気回路は、例えばスマートフォンなどの電子機器に実装されている実装基板（回路基板）が有する電気回路である。
【0080】
（パッケージ１００について）
パッケージ１００は、ガスセンサ素子３Ｇを収容する収容凹部２１を有する配線基板２と、収容凹部２１を塞ぐ基板１とを備える。基板１は、複数の第１貫通孔１０１を有するセラミック絶縁層である第１層１０と、少なくとも１つの第２貫通孔１１１を有するセラミック絶縁層である第２層１１とを含む。第１貫通孔１０１の直径は、１０～５０μｍであり、第２貫通孔１１１の直径は、第１貫通孔１０１の直径よりも大きい。複数の第１貫通孔１０１の少なくとも一部は、第１層１０の平面視において第２貫通孔１１１と重なる位置にあり、第２層１１が収容凹部２１側にある。
パッケージ１００は、ガスセンサ素子３Ｇを収容する収容凹部２１を有する配線基板２と、収容凹部２１を塞ぐ基板１とを備える。基板１は、複数の第１貫通孔１０１を有するセラミック絶縁層である第１層１０と、少なくとも１つの第２貫通孔１１１を有するセラミック絶縁層である第２層１１とを含む。第１貫通孔１０１の直径は、１０～５０μｍであり、第２貫通孔１１１の直径は、第１貫通孔１０１の直径よりも大きい。複数の第１貫通孔１０１の少なくとも一部は、第１層１０の平面視において第２貫通孔１１１と重なる位置にあり、第２層１１が収容凹部２１側にある。
【0081】
上記構成により、通気性および防水性を有するパッケージを実現することができる。また、第１貫通孔１０１を通過した気体が、さらに第２貫通孔１１１を通過し、ガスセンサ素子３Ｇの感ガス部３１Ｇに向けて進行しやすい。そのため、センサ感度を向上させることができる。
【0082】
パッケージ１００において、第２貫通孔１１１の直径（または四角形の場合の１辺の長さ）は、ガスセンサ素子３Ｇの直径（または１辺の長さ）の１／２以上、直径（または１辺の長さ）の２倍以下であってもよい。例えば、ガスセンサ素子３Ｇの直径（または１辺）が１ｍｍである場合、第２貫通孔１１１は、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下の直径を有する円形または１辺０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下の角形を有していてもよい。これにより、第２貫通孔１１１によって形成される基板１の凹部にガスセンサ素子３Ｇの凸部（感ガス部３１Ｇ）を収容することができるため、より薄型化できる。また、ガスセンサ素子３Ｇがワイヤボンディングによって接続される場合には、接続部材５（ボンディングワイヤ）のループの頂部を第２貫通孔１１１による凹部に収容することができる。このような場合もパッケージ１００およびガスセンサ装置２００を薄型化することができる。また、感ガス部３１Ｇをパッケージ１００の外表面に近い位置に配置することができる。さらに、感ガス部３１Ｇで熱せられ上昇した空気が、第２貫通孔（基板の凹部）に集まりやすいため、熱せられた空気の排出が促進される。また、これに伴い、パッケージの外側の空気をより多く取り入れることができる。これにより、ガスのセンシング感度が向上する。
【0083】
（変形例２－１）
図１４は、実施形態２に係る別の例示的なガスセンサ装置２００Ａの断面図である。ガスセンサ装置２００Ａは、パッケージ１００Ａと、ガスセンサ素子３Ｇとを備えている。パッケージ１００Ａは、実施形態１に係る基板１と、実施形態２に係る配線基板２とを備える。パッケージ１００Ａは、基板１の向きが上述した実施形態２のパッケージ１００と異なっている。具体的には、図１４に示すように、ガスセンサ装置２００Ａでは、基板１において、第２－１面１１２がパッケージ１００Ａの外表面の一部を構成しており、第１－１面１０２がガスセンサ素子３Ｇと対向している。すなわち、変形例２－１のように、第１層１０が収容凹部２１側にあってもよい。それ以外については、図１３のガスセンサ装置２００と同様である。
図１４は、実施形態２に係る別の例示的なガスセンサ装置２００Ａの断面図である。ガスセンサ装置２００Ａは、パッケージ１００Ａと、ガスセンサ素子３Ｇとを備えている。パッケージ１００Ａは、実施形態１に係る基板１と、実施形態２に係る配線基板２とを備える。パッケージ１００Ａは、基板１の向きが上述した実施形態２のパッケージ１００と異なっている。具体的には、図１４に示すように、ガスセンサ装置２００Ａでは、基板１において、第２－１面１１２がパッケージ１００Ａの外表面の一部を構成しており、第１－１面１０２がガスセンサ素子３Ｇと対向している。すなわち、変形例２－１のように、第１層１０が収容凹部２１側にあってもよい。それ以外については、図１３のガスセンサ装置２００と同様である。
【0084】
上記構成により、デバイスの搬送または組立工程において、第１層１０の表面が外部からの機械的な接触を受ける可能性が低減される。これにより、基板１において第１貫通孔１０１が形成されている薄板部が、外部からの機械的な接触によって破損する可能性を低減することができる。
【0085】
(変形例２－２）
図１５は、実施形態２に係る別の例示的なガスセンサ装置２００Ｂの断面図である。ガスセンサ装置２００Ｂは、パッケージ１００Ｂと、ガスセンサ素子３Ｇとを備えている。パッケージ１００Ｂは、実施形態１の変形例１－１に係る基板１Ａと、実施形態２に係る配線基板２とを備えている。
図１５は、実施形態２に係る別の例示的なガスセンサ装置２００Ｂの断面図である。ガスセンサ装置２００Ｂは、パッケージ１００Ｂと、ガスセンサ素子３Ｇとを備えている。パッケージ１００Ｂは、実施形態１の変形例１－１に係る基板１Ａと、実施形態２に係る配線基板２とを備えている。
【0086】
第２貫通孔１１１Ａは、微細な第１貫通孔１０１Ａよりもひと回り大きい程度である。変形例２－１に示す例に対して、変形例２－２に示す例は、第２貫通孔１１１Ａの大きさが小さいため、パッケージの強度を向上させることができる。また、変形例２－２に示す例は、強度に優れるため、より薄型化することが可能である。
【0087】
（変形例２－３）
図１６は、実施形態２に係る別の例示的なガスセンサ装置２００Ｃの断面図である。ガスセンサ装置２００Ｃは、パッケージ１００Ｃと、ガスセンサ素子３Ｇとを備えている。パッケージ１００Ｃは、基板１Ａの向きが上述の変形例２－２のパッケージ１００Ｂと異なっている。具体的には、図１６に示すように、ガスセンサ装置２００Ｃでは、基板１Ａにおいて、第２－１面１１２Ａがパッケージ１００Ａの外表面の一部を構成しており、第１－１面１０２Ａがガスセンサ素子３Ｇと対向している。それ以外については、図１５のガスセンサ装置２００Ｂと同様である。
図１６は、実施形態２に係る別の例示的なガスセンサ装置２００Ｃの断面図である。ガスセンサ装置２００Ｃは、パッケージ１００Ｃと、ガスセンサ素子３Ｇとを備えている。パッケージ１００Ｃは、基板１Ａの向きが上述の変形例２－２のパッケージ１００Ｂと異なっている。具体的には、図１６に示すように、ガスセンサ装置２００Ｃでは、基板１Ａにおいて、第２－１面１１２Ａがパッケージ１００Ａの外表面の一部を構成しており、第１－１面１０２Ａがガスセンサ素子３Ｇと対向している。それ以外については、図１５のガスセンサ装置２００Ｂと同様である。
【0088】
変形例２－３の構成では、第２－１面１１２Ａが、パッケージ１００Ｃの外表面の一部を構成しており、第１－１面１０２Ａがパッケージ１００Ｃの内表面の一部を構成している。１０μｍ以上５０μｍ以下の直径を有し、防水効果に優れる第１貫通孔１０１Ａよりも外側に、１００μｍ以上２００μｍ以下の直径を有する第２貫通孔１１１Ａを有することにより、段階的な防水構造となり、防水効果をより向上させることができる。微細な第１貫通孔１０１による防水は、主に水の表面張力によるものである。第２貫通孔１１１Ａもまた上記のように微細であると、同様に表面張力による防水性を有する。そのため、第２貫通孔１１１Ａと第１貫通孔１０１Ａとの２段階の防水構造となる。水没直後の水深が浅い（水圧が低い）ときは第２貫通孔１１１Ａによって水の浸入を防ぐことができる。水深が深くなり水圧が高くなると第１貫通孔１０１Ａまで水が浸入するが、より微細で防水性の高い第１貫通孔１０１Ａによって水の浸入を防ぐことができる。さらに、変形例２－３の構成は、変形例２－１および変形例２－２において述べた薄板部の破損の可能性の低減および強度の向上の効果も有している。
【0089】
図１７は、パッケージ１００Ｃの断面図である。図１７を用いて、パッケージ内の空間体積Ｖと、第１貫通孔１０１Ａおよび第２貫通孔１１１Ａの体積の総和Ｖ’との関係を説明する。図１７に示すように、パッケージ１００Ｃにおいて、パッケージ内の空間体積Ｖは、第１－１面１０２Ａと、収容凹部２１とによって規定される。パッケージ内の空間が基板１Ａの第１貫通孔１０１Ａおよび第２貫通孔１１１Ａ以外で外部と連通していない場合には、外部から浸入しようとする水は、第２貫通孔１１１Ａからパッケージ内の空間にかけての空気を押し込んで浸入しなければならない。第２貫通孔１１１Ａの径も微細であると、外部からの水は第２貫通孔１１１Ａの開口を覆うため、第２貫通孔１１１Ａ内の空気を押し込んで浸入することになる。さらに第１貫通孔１０１Ａを通りパッケージ内の空間まで浸入するためには、第１貫通孔１０１Ａ内の空気も押し込まなければならない。第１貫通孔１０１Ａおよび第２貫通孔１１１Ａはパッケージ内の空間と連通しており、パッケージ内の空間は第１貫通孔１０１Ａおよび第２貫通孔１１１Ａ以外で外部と連通していない。そのため、外部から浸入してくる水は、第２貫通孔１１１Ａ、第１貫通孔１０１Ａおよびパッケージ内の空間内の空気を圧縮しながら浸入することになる。第２貫通孔１１１Ａおよび第１貫通孔１０１Ａの体積の総和Ｖ’の空気を圧縮しなければ、外部からパッケージ内の空間へ水が浸入することはできない。このように、基板１Ａによる防水は、水の表面張力に加えて浸入経路内の空気の圧縮に対する反発力によってなされるものとなる。水が圧縮しなければならない空気の体積は第２貫通孔１１１Ａおよび第１貫通孔１０１Ａの体積の総和Ｖ’である。この体積Ｖ’が大きいと水が浸入し難くなる。第２貫通孔１１１Ａからパッケージ内の空間までの全体の体積に対する、圧縮しなければならない空気の体積Ｖ’がある程度大きいと、水がパッケージ内の空間まで浸入し難くなる。より具体的には、パッケージ内の空間の体積Ｖに対する第２貫通孔１１１Ａおよび第１貫通孔１０１Ａの体積の総和Ｖ’の割合が０．０５％より大きいと効果的である。すなわち、Ｖ’／Ｖ≧０．０５％の条件を満たすことにより、パッケージ１００Ｃの外側から水が浸入する可能性を有意に低減させることができる。
【0090】
ここで、パッケージ１００Ｃにガスセンサ素子３Ｇを搭載した場合について考える。図１８は、ガスセンサ装置２００Ｃの断面図である。ガスセンサ素子３Ｇを、配線基板２に対して樹脂などで隙間なく搭載した場合、第１貫通孔１０１Ａと導通するパッケージ内の空間体積Ｖは、図１８に示されるように第１－１面１０２Ａと、収容凹部２１と、ガスセンサ素子３Ｇの外表面とによって規定される。ガスセンサ素子３Ｇの体積の分だけパッケージ内の空間体積Ｖが減少するため、パッケージ内の空間の体積Ｖに対する第２貫通孔１１１Ａおよび第１貫通孔１０１Ａの体積の総和Ｖ’の割合は、上記の０．０５％よりさらに大きいものとなる。より具体的には、この割合が０．３％より大きいとより効果的である。すなわち、図１８のようなガスセンサ装置２００Ｃにおいては、Ｖ’／Ｖ＞０．３％の条件を満たすことにより、ガスセンサ装置２００Ｃの外側から水が浸入する可能性を有意に低減させることができる。
【0091】
（変形例２－４）
変形例２－４では、図１９を用いて、第１貫通孔１０１から水が浸入してしまった場合に、浸入した水がガスセンサ素子３Ｇに到達する可能性を低減する追加の構成について説明する。
変形例２－４では、図１９を用いて、第１貫通孔１０１から水が浸入してしまった場合に、浸入した水がガスセンサ素子３Ｇに到達する可能性を低減する追加の構成について説明する。
【0092】
図１９は、ガスセンサ装置２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｆ、および２００Ｇの断面図を示している。図１９の符号１９０１に示すガスセンサ装置２００Ｄは、実施形態２に係るガスセンサ装置２００（図１３）の第２－１面１１２において、第２貫通孔１１１の外縁部から離間した位置に当該外縁部に沿って枠状突起８を有している。枠状突起８は、メタライズ層またはセラミック層であってよい。枠状突起８は、セラミックのグリーンシートに、金属ペーストまたは基板のセラミックと同じセラミック材料を含むセラミックペーストを塗布して形成することができる。図１９の符号１９０１の図に示すように、枠状突起８を設けることにより水の浸入経路に段差を形成してもよい。これにより、第１貫通孔１０１および第２貫通孔１１１の内壁を伝って浸入した水が、ガスセンサ素子３Ｇの方に進行する可能性を低減することができる。
【0093】
図１９の符号１９０２に示すガスセンサ装置２００Ｅは、実施形態２に係るガスセンサ装置２００（図１３）の基板１に対して、第２層１１側にさらに第２層１１’が積層されている点がガスセンサ装置２００と異なる。第２層１１’の第２貫通孔１１１’は、第２層１１の第２貫通孔１１１よりも一回り小さい寸法を有している。換言すると、平面視透視で、第２層１１’の第２貫通孔１１１’（の内壁）は、第２層１１の第２貫通孔１１１の（内壁）内側に位置する。当該構成は、第２層が、基板１の外表面を構成する第２層１１’と、当該第２層１１’と第１層１０との間の第２層１１と、で構成されているということもできる。また、第２貫通孔は、第２層１１’の第２貫通孔１１１’と、これよりも一回り大きい第２層１１の第２貫通孔１１１とで構成された、厚み方向で寸法が異なっている貫通孔であるということもできる。図１９の符号１９０２の図に示すように、第２層１１と第２層１１’とを積層することにより、水の浸入経路に段差を形成してもよい。これにより、第１貫通孔１０１の内壁を伝って浸入した水が、ガスセンサ素子３Ｇの方に進行する可能性を低減することができる。第２層１１’の第１層１０側の面に第２貫通孔１１１’を取り囲む枠状突起を設けてもよい。これにより、基板１’の厚み方向の中間に位置する第２層１１の第２貫通孔１１１内に浸入した水が、第２層１１’の第２貫通孔１１１’へ浸入する可能性を低減することができる。この枠状突起は、ガスセンサ装置２００Ｄの枠状突起８と同様の方法を用いて設けることができる。あるいは、この枠状突起は、第２層１１’となるグリーンシートに第２貫通孔１１１’となる貫通孔を形成する際、または貫通孔を形成したグリーンシートを積層する際に、貫通孔の周囲を第１貫通孔１０１がある方向に変形させるなどして設けることもできる。
【0094】
図１９の符号１９０３に示すガスセンサ装置２００Ｆは、実施形態２に係るガスセンサ装置２００（図１３）に対して、封止接合材７の形状が異なっている。すなわち、接合用金属層６および封止接合材７の内周が、収容凹部の外縁よりも外側に位置している。そのため、接合用金属層６および封止接合材７と、配線基板２と、の間に段差が形成されている。図１９の符号１９０３の図に示すように、封止接合材７および接合用金属層６によって水の浸入経路に段差を形成してもよい。これにより、第１貫通孔１０１および第２貫通孔１１１の内壁を伝って浸入した水が、ガスセンサ素子３Ｇの方に進行する可能性を低減することができる。
【0095】
図１９の符号１９０４に示すガスセンサ装置２００Ｇの配線基板２Ａは、実施形態２に係るガスセンサ装置２００（図１３）の配線基板２に対して、配線基板２の内壁面にさらに段差が設けられている点においてガスセンサ装置２００と異なる。図１９の符号１９０４の図に示すように、配線基板２Ａの内壁面に段差を形成することにより、第１貫通孔１０１および第２貫通孔１１１の内壁を伝って浸入した水が、ガスセンサ素子３Ｇの方に進行する可能性を低減することができる。
【0096】
（変形例２－５）
変形例２－５では、パッケージ内に複数のセンサ素子を搭載する例、ならびにＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのＩＣチップおよび／またはコンデンサなどを搭載したセンサ装置について説明する。
変形例２－５では、パッケージ内に複数のセンサ素子を搭載する例、ならびにＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのＩＣチップおよび／またはコンデンサなどを搭載したセンサ装置について説明する。
【0097】
図２０は、センサ装置２００Ｈの断面図である。センサ装置２００Ｈは、パッケージ１００Ｄと、ガスセンサ素子３Ｇと、気圧センサ素子３Ｈとを備える。パッケージ１００Ｄは、基板１Ｂと、収容凹部２１および配線導体２２を有する配線基板２Ｂとを備える。
【0098】
基板１Ｂの第２層１１Ｂは、例えば、ガスセンサ素子３Ｇおよび気圧センサ素子３Ｈに対応する位置に第２貫通孔１１１を有している。第１層１０Ｂは、第２－１面１１２Ｂ側から基板１Ｂを平面視したときに、各第２貫通孔１１１の内部に複数の第１貫通孔１０１を有している。基板１Ｂにおいて、第１－１面１０２Ｂはパッケージ１００Ｄの外表面の一部を構成しており、第２－１面１１２Ｂはガスセンサ素子３Ｇおよび気圧センサ素子３Ｈと対向している。
【0099】
配線基板２Ｂのように、１つの収容凹部に複数のセンサ素子３を備えていてもよい。また複数のセンサ素子の間には仕切り壁を設けてもよい（図２１に示す例を参照）。図２０では、ガスセンサ素子３Ｇと、気圧センサ素子３Ｈとを備える例について説明したが、搭載されるセンサ素子の種類およびセンサ素子の数はこれらに限定されない。また、第１貫通孔１０１および第２貫通孔１１１の位置および数についても搭載されるセンサ素子に応じて適宜変更され得る。すなわち、基板１Ｂに代えて上述した基板１、基板１Ａの構成を有する基板を用いてもよい。
【0100】
図２１は、センサ装置２００Ｉの断面図である。センサ装置２００Ｉは、パッケージ１００Ｅと、ガスセンサ素子３Ｇと、ＡＳＩＣ４Ａと、コンデンサ４Ｂとを備える。パッケージ１００Ｅは、基板１Ｃと、配線導体２２を有する配線基板２Ｃとを備える。配線基板２Ｃは、ガスセンサ素子３Ｇと、ＡＳＩＣ４Ａとおよびコンデンサ４Ｂとの間に仕切り壁２３を有することにより、センサ素子を収容する第１収容凹部２１Ａと、ＡＳＩＣ４Ａおよびコンデンサ４Ｂを収容する第２収容凹部２１Ｂと、を有している。
【0101】
基板１Ｃの第２層１１Ｃは、例えば、ガスセンサ素子３Ｇに対応する位置に第２貫通孔１１１を有している。ＡＳＩＣ４Ａおよびコンデンサ４Ｂは、気体または液体などの流体の流入がない環境が望まれるため、基板１Ｃと、配線基板２Ｃと、仕切り壁２３とによって気密封止されている。第１層１０Ｃは、第２－１面１１２Ｃ側から基板１Ｃを平面視したときに、第２貫通孔１１１の内部に複数の第１貫通孔１０１を有している。基板１Ｃにおいて、第１－１面１０２Ｃはパッケージ１００Ｅの外表面の一部を構成しており、第２－１面１１２Ｃはガスセンサ素子３Ｇと対向している。
【0102】
図２１は、例示にすぎず、搭載されるセンサ素子および他の構成要素の種類および数はこれらに限定されない。また、第１貫通孔１０１および第２貫通孔１１１の位置および数についても搭載されるセンサ素子に応じて適宜変更され得る。すなわち、基板１Ｃに代えて上述した基板１、基板１Ａ、基板１Ｂの構成を有する基板を用いてもよい。
【0103】
〔実施形態３〕
本実施形態では、実施形態１に係る基板１の別の実施形態について、図２２および図２３を用いて説明する。図２２は、実施形態３に係る例示的な基板１Ｄの断面図である。図２３の符号２３０１は、基板１Ｄを第１－１面１０２側から見た斜視図であり、符号２３０２は、基板１Ｄを枠部１２の側から見た斜視図である。
本実施形態では、実施形態１に係る基板１の別の実施形態について、図２２および図２３を用いて説明する。図２２は、実施形態３に係る例示的な基板１Ｄの断面図である。図２３の符号２３０１は、基板１Ｄを第１－１面１０２側から見た斜視図であり、符号２３０２は、基板１Ｄを枠部１２の側から見た斜視図である。
【0104】
図２２および図２３に示すように、基板１Ｄは、例えば、第１層１０と、第２層１１と、第２層の表面において、第１貫通孔１０１および第２貫通孔１１１を取り囲むように位置する枠部１２と、配線導体２２とを有している。すなわち、基板１Ｄは、センサ素子を搭載する配線基板としての機能を有している。
【0105】
枠部１２は、第１層１０および第２層１１と同様に、例えば酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体、ムライト質焼結体または窒化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料を含む絶縁層である。
【0106】
基板１Ｄは、枠部１２によって規定される収容凹部２１Ｄを有している。収容凹部２１Ｄの形状およびサイズは、収容されるセンサ素子の形状およびサイズに応じて、任意の形状および任意のサイズであり得る。例えば、図２３の符号２３０２の図に示すように、収容凹部２１Ｄは、直方体形状であってよい。また、枠部１２の内側面の形状も特に限定されない。枠部１２の内側面は、階段形状または第１層１０および第２層１１に対して傾斜を有する傾斜面であってもよい。
【0107】
枠部１２は、内部および／または表面に配線導体２２を有している。すなわち、基板１Ｄは、内部および表面に配線導体２２を有している。例えば、図２２に示すように、基板１Ｄは、配線導体２２として、センサ素子と接続するための接続パッド２２Ａと、外部電気回路と接続するための端子電極２２Ｄとを含んでいる。これら接続パッド２２Ａと端子電極２２Ｄとは、枠部１２の内部に設けられた貫通導体２２Ｂおよび内部配線層２２Ｃ（図示せず）によって電気的に接続されている。貫通導体２２Ｂは枠部１２を貫通している。端子電極２２Ｄは枠部１２の上面だけではなく、上面から外側面にかけて、あるいは外側面に設けられていてもよい。
【0108】
上記構成により、枠部１２によって形成される収容凹部の底面にセンサ素子を搭載することにより、通気性および防水性を備える基板を実現することができる。すなわち、微細貫通孔を有する蓋体とセンサ素子を搭載する配線基板との一体構造としてのパッケージを実現することができる。このようなパッケージは、蓋体と配線基板とが別体である場合と比較してより薄型のものとなる。
【0109】
実施形態３に係る基板１Ｄは、基板１Ｄにセンサ素子を搭載する搭載過程において、センサ素子が基板１Ｄに押し付けられるために強度が必要とされる。基板１Ｄは、セラミック絶縁層で構成されるため強度に優れる。そのため、基板１Ｄをより小型または薄型とすることができ、基板１Ｄを用いるセンサデバイスの小型化または薄型化に寄与する。さらに、枠部１２についても、第１層１０または第２層１１に対して積層することにより、一体構造としての基板１Ｄを容易に製造することができる。
【0110】
また、基板１Ｄにおいて、第２貫通孔１１１の寸法は、搭載されるセンサ素子の寸法より一回り小さく、センサ素子で第２貫通孔１１１の開口を塞ぐことができる大きさとすることができる。例えば、第２貫通孔１１１の開口面積は、センサ素子の平面視の面積の９％以上６４％以下とすることができる。
【0111】
（変形例３－１）
図２２では、基板１Ｄは第１層１０と、第２層１１と、枠部１２とを含む積層体としての例を示しているが、第１層１０Ａと、複数の第２貫通孔１１１を有する第２層１１Ａと、枠部１２とを含む積層体であってもよい。
図２２では、基板１Ｄは第１層１０と、第２層１１と、枠部１２とを含む積層体としての例を示しているが、第１層１０Ａと、複数の第２貫通孔１１１を有する第２層１１Ａと、枠部１２とを含む積層体であってもよい。
【0112】
また、図２２では、第１層１０の第１－１面１０２が基板１Ｄの外表面の一部を構成し、第２層１１の第２－１面１１２が収容凹部２１Ｄの底面を構成している例を示している。しかしながら、第２層１１の第２－１面１１２が基板１Ｄの外表面の一部を構成し、第１－１面１０２が収容凹部２１Ｄの底面を構成してもよい。このことは、基板１Ｄが第１層１０Ａと、第２層１１Ａと、枠部１２を含む場合であっても同様である。
【0113】
〔実施形態４〕
実施形態４では、実施形態３に記載の基板１Ｄにセンサ素子３の一例としてガスセンサ素子３Ｇを搭載したガスセンサ装置２００Ｊについて説明する。図２４は、ガスセンサ装置２００Ｊの断面図である。図２４は、ガスセンサ装置２００Ｊが実装基板５０に実装されている状態における断面を示している。実施形態４では、ガスセンサ素子３Ｇを搭載したガスセンサ装置２００Ｊについて説明するが、搭載するセンサ素子は、ガスセンサ素子３Ｇに限定されない。実施形態４に例示するガスセンサ装置２００Ｊの構成は、センサ素子を搭載するパッケージに通気性が必要とされるセンサ素子を搭載したセンサ装置として適用され得る。当該センサ素子３は、例えば気体の性質を検知するセンサであり、より具体的にはガスセンサ素子、気圧センサまたは湿度センサなどが挙げられ得る。また、センサ素子３はＭＥＭＳ素子であってもよく、この場合にはより小型のセンサ装置とすることができる。
実施形態４では、実施形態３に記載の基板１Ｄにセンサ素子３の一例としてガスセンサ素子３Ｇを搭載したガスセンサ装置２００Ｊについて説明する。図２４は、ガスセンサ装置２００Ｊの断面図である。図２４は、ガスセンサ装置２００Ｊが実装基板５０に実装されている状態における断面を示している。実施形態４では、ガスセンサ素子３Ｇを搭載したガスセンサ装置２００Ｊについて説明するが、搭載するセンサ素子は、ガスセンサ素子３Ｇに限定されない。実施形態４に例示するガスセンサ装置２００Ｊの構成は、センサ素子を搭載するパッケージに通気性が必要とされるセンサ素子を搭載したセンサ装置として適用され得る。当該センサ素子３は、例えば気体の性質を検知するセンサであり、より具体的にはガスセンサ素子、気圧センサまたは湿度センサなどが挙げられ得る。また、センサ素子３はＭＥＭＳ素子であってもよく、この場合にはより小型のセンサ装置とすることができる。
【0114】
（ガスセンサ装置２００Ｊの構成）
ガスセンサ装置２００Ｊは、基板１Ｄと、ガスセンサ素子３Ｇとを備える。
ガスセンサ装置２００Ｊは、基板１Ｄと、ガスセンサ素子３Ｇとを備える。
【0115】
基板１Ｄは、複数の第１貫通孔１０１を有するセラミック絶縁層である第１層１０と、少なくとも１つの第２貫通孔１１１を有する第２層１１と、枠部１２と、配線導体２２とを有している。第２層１１は、第１層１０に対して積層されている。枠部１２は、第２層１１の表面において、第１貫通孔１０１および第２貫通孔１１１を取り囲むように位置している。
【0116】
第１層１０の第１－１面１０２において、第１貫通孔１０１は例えば円形であり、その直径Ｄ１は、１０μｍ以上５０μｍ以下である。第２層の第２－１面１１２において、第２貫通孔１１１は例えば円形であり、その直径Ｄ２は、第１貫通孔１０１の直径Ｄ１よりも大きい。また、基板１Ｄを第１層１０の第１－１面１０２側から平面視したときに、複数の第１貫通孔１０１の少なくとも一部は、第２貫通孔１１１と重なる位置にある。換言すると、１つの第２貫通孔１１１に対して、複数の第１貫通孔１０１が重なっている。第２貫通孔１１１は四角形状であってもよい。
【0117】
ガスセンサ素子３Ｇは、基板１Ｄに対してフリップチップ接続されている。すなわち、ガスセンサ素子３Ｇは、支持基板３２Ｇの表面に設けられている電極（図示せず）と、接続パッド２２Ａとを、例えば金バンプおよびはんだバンプ等の導電性接合材９によって接合することにより、基板１Ｄに接続されている。基板１Ｄと、ガスセンサ素子３Ｇとの間には、第１貫通孔１０１と導通する空間の体積を低減する封止部材１３を備えている。封止部材１３を備えることにより、感ガス部３１Ｇが設けられているセンシング部の空間を、収容凹部２１Ｄの他の空間から独立させることができる。当該センシング部が含まれる空間が小さくなることにより、センサ感度が向上する。また、センシング部が含まれる空間を空間的に独立させることで、第１貫通孔１０１と導通する空間体積Ｖが小さくなる。これにより、必然的にＶ’／Ｖの値が大きくなため、防水性能が向上する。
【0118】
封止部材１３は、導電性接合材９によるガスセンサ素子３Ｇの基板１Ｄへの接合強度を補強するためのアンダーフィル材であってもよい。アンダーフィル材を、金バンプやはんだバンプ等の導電性接合材９の周囲だけでなく、ガスセンサ素子３Ｇ（支持基板３２Ｇ）の全周にわたって配置して、ガスセンサ素子３Ｇと基板１Ｄとの間の空隙を埋めることで、第１貫通孔１０１と導通する空間の体積を低減する封止部材１３とすることができる。
【0119】
図２４では、ガスセンサ素子３Ｇが基板１Ｄに対してフリップチップ接続されているため、ボンディングワイヤ用のパッドおよびボンディングのループを収容する高さが必要なくなり、結果としてガスセンサ装置２００Ｊをより小型化、薄型化することができる。感ガス部３１Ｇは、第２貫通孔１１１の外側に位置しているが、導電性接合材９の厚みを調節することにより、感ガス部３１Ｇが第２貫通孔１１１内に収容されていてもよい。当該構成により、ガスセンサ装置２００Ｊをより小型化することができる。
【0120】
基板１Ｄにおいて、第２貫通孔１１１の寸法（直径または四角形の場合の１辺の長さ）は、ガスセンサ素子３Ｇの直径（または１辺の長さ）の３０％以上、８０％以下であってもよい。例えば、ガスセンサ素子３Ｇの直径（または１辺）が１ｍｍである場合、第２貫通孔１１１は、０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下の直径を有する円形または１辺０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下の角形を有していてもよい。これにより、第２貫通孔１１１によって形成される基板１の凹部にガスセンサ素子３Ｇの凸部（感ガス部３１Ｇ）を収容することができるため、より小型化できる。また、感ガス部３１Ｇをパッケージ１００の外表面に近い位置に配置することができる。さらに、感ガス部３１Ｇによって熱せられ上昇した空気が、第２貫通孔１１１（基板の凹部）に集まりやすいため、熱せられた空気の排出が促進される。また、これに伴い、パッケージの外側の空気をより多く取り入れることができる。これにより、ガスのセンシング感度が向上する。
【0121】
(変形例４－１）
図２５は、実施形態４に係る別の例示的な気圧センサ装置２００Ｋの断面図である。気圧センサ装置２００Ｋは、基板１Ｄと、気圧センサ素子３Ｈとを備えている。気圧センサ装置２００Ｋは、搭載しているセンサ素子が気圧センサ素子３Ｈである点および気圧センサ素子３Ｈと基板１Ｄとの接続の態様が実施形態４のガスセンサ装置２００Ｊと異なる。
図２５は、実施形態４に係る別の例示的な気圧センサ装置２００Ｋの断面図である。気圧センサ装置２００Ｋは、基板１Ｄと、気圧センサ素子３Ｈとを備えている。気圧センサ装置２００Ｋは、搭載しているセンサ素子が気圧センサ素子３Ｈである点および気圧センサ素子３Ｈと基板１Ｄとの接続の態様が実施形態４のガスセンサ装置２００Ｊと異なる。
【0122】
気圧センサ素子３Ｈは、気圧センサ素子３Ｈの表面に設けられた電極（図示せず）が接続部材５を介して接続パッド２２Ａと接続されている。図２５は、例として気圧センサ素子３Ｈを搭載した気圧センサ装置２００Ｋを示しているが、同様の態様で搭載されるセンサ素子は気圧センサ素子３Ｈに限定されない。気圧センサ素子３Ｈのように、センサ素子の下面側からの通気によっても検知が可能なセンサ素子である場合、図２５に示すようなワイヤボンディング接続によって基板１Ｄと接続されてよい。
【0123】
（変形例４－２）
変形例４－２では、実施形態３（図２２参照）に係る別の例示的な基板１Ｅに、ガスセンサ素子３Ｇを搭載したガスセンサ装置２００Ｌについて説明する。図２６は、ガスセンサ装置２００Ｌの断面図である。
変形例４－２では、実施形態３（図２２参照）に係る別の例示的な基板１Ｅに、ガスセンサ素子３Ｇを搭載したガスセンサ装置２００Ｌについて説明する。図２６は、ガスセンサ装置２００Ｌの断面図である。
【0124】
ガスセンサ装置２００Ｌは、基板１Ｅと、ガスセンサ素子３Ｇとを備える。基板１Ｅは、第２層１１Ａと、第１層１０Ａと、第１層１Ａの表面において、複数の第２貫通孔１１１Ａを有する第２層１１Ａと、第１貫通孔１０１および第２貫通孔１１１を取り囲むように位置する枠部１２と、配線導体２２とを有している。
【0125】
基板１Ｅは、枠部１２によって規定される収容凹部２１Ｅを有している。基板１Ｅは、防水効果に優れる第１貫通孔１０１Ａよりも外側に、１００μｍ以上２００μｍ以下の直径を有する第２貫通孔１１１Ａを有することにより、段階的な防水構造となり、防水効果をより向上させることができる。
【0126】
ガスセンサ素子３Ｇは、図２４のガスセンサ装置２００Ｊと同様に、基板１Ｅに対してフリップチップ接続されている。また、基板１Ｅと、ガスセンサ素子３Ｇとの間には、第１貫通孔１０１と導通する空間の体積を低減する封止部材１３を備えている。封止部材１３を備えることにより、センシング部の空間を、収容凹部２１Ｅの他の空間から独立させることができる。
【0127】
図２６に示すように、第１貫通孔１０１Ａと導通するパッケージ内の空間体積Ｖは、第１－１面１０２Ａと、封止部材１３と、ガスセンサ素子３Ｇの外表面とによって規定される。このとき、空間体積Ｖと第１貫通孔１０１Ａおよび第２貫通孔１１１Ａの体積の総和Ｖ’との関係が、Ｖ’／Ｖ＞０．３％の条件を満たすことにより、ガスセンサ装置２００Ｌの外側から水が浸入する可能性を有意に低減させることができる。ガスセンサ装置２００Ｌは、図１３～図１６および図１８～図１９に示す例のガスセンサ装置２００、２００Ａ～２００Ｇに比較して、ガスセンサ素子３Ｇがフリップチップ接続されていることにより、空間体積Ｖがより小さくなり、Ｖ’／Ｖがより大きくなっている。
【0128】
ガスセンサ装置２００Ｊおよび気圧センサ装置２００Ｋは、枠部１２を備える基板１Ｄまたは基板１Ｅを用いている。これらのセンサ装置においても、ＡＳＩＣなどのＩＣチップおよび／またはコンデンサのような、センサ素子３（ガスセンサ素子３Ｇ、気圧センサ素子３Ｈ）以外の電子部品を搭載してもよい。この場合、電子部品は、枠部１２の内寸を大きくしてセンサ素子３と同じ面に搭載してもよい。電子部品と基板との電気的接続はワイヤボンディングで接続してもよいし、フリップチップ接続、はんだや導電性接着剤による接続でもよい。また、枠部１２の厚みを大きくしてセンサ素子３の上に搭載してもよい。この場合は、ワイヤボンディングで基板１Ｄまたは基板１Ｅと接続することができる。これらの搭載方法は、センサ装置の平面視の大きさあるいは厚みによって適宜選択することができる。
【0129】
例えば、後述する図３１に示す例のように、センサ素子の上にＡＳＩＣ等の電子部品を搭載すると、平面方向の小型化が可能となり、実装面積の小さいセンサ装置とすることができる。このとき、図３１に示す例のように、電子部品でセンサ素子の内部空間を塞ぐことができる。そのため、センサ素子と電子部品を樹脂封止することができる。
【0130】
図２７は、変形例４－１において説明した気圧センサ装置２００Ｍの断面図である。気圧センサ素子３Ｈのように、内部に空間が存在するセンサ素子をワイヤボンディング接続した場合、第１貫通孔１０１Ａと導通するパッケージ内の空間体積Ｖは、以下のように定義される。すなわち、空間体積Ｖは、図２７に示されるように、第２貫通孔１１１の体積と、気圧センサ素子３Ｈの内部空間体積との総和となる。この場合、第１貫通孔１０１Ａの体積の総和Ｖ’と、空間体積Ｖとの関係が、Ｖ’／Ｖ＞０．３％の条件を満たすことにより、気圧センサ装置２００Ｍの外側から水が浸入する可能性を有意に低減させることができる。気圧センサ装置２００Ｍは、図１３～図１６および図１８～図１９に示すガスセンサ装置２００、２００Ａ～２００Ｇと同じワイヤボンディング接続ではあるが、気圧センサ素子３Ｈが第２貫通孔１１１を塞ぐように搭載されている。これにより、空間体積Ｖがより小さくなり、Ｖ’／Ｖがより大きくなっている。
【0131】
搭載されるセンサ素子が、平板部と枠部とで構成されるＭＥＭＳ素子である場合のＶ’／Ｖについて、図２４～図２７を参照して、以下のことが言える。すなわち、図２６および図２７からわかるように、枠部と平板部とで囲まれたセンサ素子の内部空間を貫通孔と連通させて搭載する（図２７）よりも、内部空間を貫通孔とは反対側に向けて搭載する（図２６）方が、Ｖ’／Ｖが大きくなる。そのため、２００Ｊと、２００Ｋとでは、２００Ｊの方がより防水性の高いものとなる。
【0132】
また、図２４と図２６とを比較した場合、貫通孔は、枠部１２側に第１貫通孔１０１を有し、枠部１２とは反対側に第１貫通孔より一回り大きい第２貫通孔１１１を有するガスセンサ装置２００Ｌの方が、Ｖ’／Ｖが大きくなる。そのため、図２４のガスセンサ装置２００Ｊと、図２６のガスセンサ装置２００Ｌとを比較すると、ガスセンサ装置２００Ｌの方が防水性の高いものとなる。
【0133】
第１貫通孔１０１および第２貫通孔１１１の形態、数または配置などによって貫通孔の体積のＶ’を増加させるよりも、センサ素子を搭載する向きによって空間体積Ｖを低減する方が、Ｖ’／Ｖの増加に対してより効果的である。
【0134】
上述した実施形態２～４についても、実施形態１において説明した第１貫通孔１０１および第２貫通孔１０２などの構成を適宜適用することができる。
【0135】
〔電子機器への実装例〕
以下、本開示の一態様におけるガスセンサ装置を実装した電子機器の一例について、図２８～図３３を用いて説明する。以下に説明する電子機器への実装例は例示である。本開示の一態様におけるガスセンサ装置が、その他の公知の実装態様にて電子機器に実装されていてもよい。また、以下に説明する電子機器に実装されているガスセンサ装置は一例であって、本開示で示した範囲で種々変更されてよいことは勿論である。
以下、本開示の一態様におけるガスセンサ装置を実装した電子機器の一例について、図２８～図３３を用いて説明する。以下に説明する電子機器への実装例は例示である。本開示の一態様におけるガスセンサ装置が、その他の公知の実装態様にて電子機器に実装されていてもよい。また、以下に説明する電子機器に実装されているガスセンサ装置は一例であって、本開示で示した範囲で種々変更されてよいことは勿論である。
【0136】
本開示の一態様におけるガスセンサ装置を実装した電子機器の具体例としては、特に限定されないが、スマートフォン等の通信情報端末、時計、ゲーム機、イヤホン等が挙げられる。
【0137】
また、本開示の一態様における電子機器には、例えば、ガスセンサ装置に代替して、気圧センサ素子を有する気圧センサ装置または湿度センサ素子を有する湿度センサ装置等が実装されていてもよい。
【0138】
（実装例１）
図２８は、ガスセンサ装置２００（図１３参照）を備える電子機器３０１の断面図である。図２８では、電子機器３０１におけるガスセンサ装置２００が搭載されている部分の付近について示している。電子機器の断面図において示している範囲は、繰り返して記載しないが以下の実装例においても同様である。
図２８は、ガスセンサ装置２００（図１３参照）を備える電子機器３０１の断面図である。図２８では、電子機器３０１におけるガスセンサ装置２００が搭載されている部分の付近について示している。電子機器の断面図において示している範囲は、繰り返して記載しないが以下の実装例においても同様である。
【0139】
図２８に示すように、電子機器３０１は、ガスセンサ装置２００と、実装基板５０と、通気孔となる開口部６１が形成された筐体６０と、を有している。
【0140】
ガスセンサ装置２００は、実装基板５０に実装されている。例えば、はんだ等の導電性接合材によって、ガスセンサ装置２００の端子電極２２Ｄと実装基板５０の外部電極５４とが互いに接合されている。実装基板５０は、例えば、プリント基板（ＰＣＢ）であり、配線５３および外部電極５４を有している。
【0141】
電子機器３０１は、ガスセンサ装置２００の基板１における複数の第１貫通孔１０１を有する部分の位置が、筐体６０の開口部６１の位置に合うように配置されている。換言すれば、電子機器３０１は、第１貫通孔１０１と開口部６１とが互いに連通するように配置されて、ガスセンサ装置２００が筐体６０に搭載されている。ガスセンサ装置２００と筐体６０との間には、開口部６１の外縁に沿うようにリング状のシール部材６２が配置されている。シール部材６２は、ガスセンサ装置２００の基板１における第１層１０と筐体６０との間の防水性を確保するように、第１層１０と筐体６０とを接合している。シール部材６２は、はんだ材であってもよく、Ｏリングまたはガスケットであってもよい。シール部材６２の材質としては、ゴム質の樹脂、はんだ等の金属が挙げられる。
【0142】
（実装例２）
図２９は、ガスセンサ装置２００Ｊ１を備える電子機器３０２の断面図である。図２９に示すように、電子機器３０２は、ガスセンサ装置２００Ｊ１と、実装基板５１と、筐体６０と、を有している。ガスセンサ装置２００Ｊ１は、ガスセンサ装置２００Ｊ（図２４参照）と同様の構成において、貫通導体２２Ｂが枠部１２ではなく、基板１の第１層１０および第２層１１を貫通している点で異なっている。ガスセンサ装置２００Ｊ１は、蓋体７２を備えており、ガスセンサ素子３Ｇは、蓋体７２によって封止され、保護されている。また、ガスセンサ装置２００Ｊ１は、第１層１０の表面に、貫通導体２２Ｂと接続する端子電極２２Ｄを有している。ガスセンサ装置２００Ｊ１は、封止部材１３を備えていなくてもよい。
図２９は、ガスセンサ装置２００Ｊ１を備える電子機器３０２の断面図である。図２９に示すように、電子機器３０２は、ガスセンサ装置２００Ｊ１と、実装基板５１と、筐体６０と、を有している。ガスセンサ装置２００Ｊ１は、ガスセンサ装置２００Ｊ（図２４参照）と同様の構成において、貫通導体２２Ｂが枠部１２ではなく、基板１の第１層１０および第２層１１を貫通している点で異なっている。ガスセンサ装置２００Ｊ１は、蓋体７２を備えており、ガスセンサ素子３Ｇは、蓋体７２によって封止され、保護されている。また、ガスセンサ装置２００Ｊ１は、第１層１０の表面に、貫通導体２２Ｂと接続する端子電極２２Ｄを有している。ガスセンサ装置２００Ｊ１は、封止部材１３を備えていなくてもよい。
【0143】
実装基板５１は、例えば、開口部５２を有するプリント基板（ＰＣＢ）であり、配線５３および外部電極５４を有している。
【0144】
電子機器３０２は、ガスセンサ装置２００Ｊ１の基板１Ｄにおける複数の第１貫通孔１０１を有する部分の位置が、実装基板５１の開口部５２の位置に合うように配置されている。換言すれば、電子機器３０２は、第１貫通孔１０１と開口部５２とが互いに連通するように配置されて、ガスセンサ装置２００Ｊ１が実装基板５１に実装されている。例えば、はんだ等の導電性接合材５５によって、ガスセンサ装置２００Ｊ１の端子電極２２Ｄと、実装基板５１の外部電極５４とが互いに接合される。これにより、ガスセンサ装置２００Ｊ１と、実装基板５１の配線５３とが電気的に接続される。実装基板５１には、ガスセンサ装置２００Ｊ１と対向する面に、開口部５２の外周を取り囲むように封止リング５６が形成されている。また、ガスセンサ装置２００Ｊ１には、実装基板５１と対向する位置に、封止リング５６と同形状の封止リング２４が形成されている。封止リング５６と、封止リング２４とは、封止接合材７によって接合されている。封止リング５６および封止リング２４は、それぞれ導体材料のメタライズ層またはめっき層等の金属層として形成される。
【0145】
電子機器３０２は、実装基板５１の開口部５２の位置が、筐体６０の開口部６１の位置に合うように配置されて、実装基板５１が筐体６０に搭載されている。実装基板５１と筐体６０との間には、開口部６１の外縁に沿うようにリング状のシール部材６２が配置されている。
【0146】
（実装例３）
図３０は、ガスセンサ装置２００を備える電子機器３０３の断面図である。図３０に示すように、電子機器３０３は、ガスセンサ装置２００と、実装基板５０と、筐体６０と、ガスケット７０と、を有している。ガスセンサ装置２００は、実装基板５０に実装されている。
図３０は、ガスセンサ装置２００を備える電子機器３０３の断面図である。図３０に示すように、電子機器３０３は、ガスセンサ装置２００と、実装基板５０と、筐体６０と、ガスケット７０と、を有している。ガスセンサ装置２００は、実装基板５０に実装されている。
【0147】
電子機器３０３は、ガスセンサ装置２００の基板１における複数の第１貫通孔１０１を有する部分の位置が、筐体６０の開口部６１の位置に合うように配置されて、ガスケット７０によってガスセンサ装置２００が筐体６０に接合されている。ガスケット７０は、実装基板５０から筐体６０にわたって延びる、例えば内向きフランジの形状を有している。ガスケット７０は、ガスセンサ装置２００の周囲を覆うとともに、第１層１０と筐体６０との間の防水性を確保するように、ガスセンサ装置２００の第１層１０の一部を覆っている。ガスケット７０の材質としては、ゴム質の樹脂等であってよく、特に限定されるものではない。
【0148】
（実装例４）
図３１は、気圧センサ装置２００Ｌ１を備える電子機器３０４の断面図である。図３１に示すように、電子機器３０４は、前述の実装例２における電子機器３０２と同様の構成において、気圧センサ装置２００Ｌ１を備える点で異なっている。そして、気圧センサ装置２００Ｌ１は、ガスセンサ装置２００Ｌ（図２６参照）と比較して、以下構成が異なっている。（ｉ）ガスセンサ素子３Ｇではなく、気圧センサ素子３Ｈを搭載している。（ｉｉ）気圧センサ装置２００Ｌ１上にＡＳＩＣ４Ａが搭載されている。（ｉｉｉ）気圧センサ装置２００Ｌ１の収容凹部内に、封止体７１が充填されている。
図３１は、気圧センサ装置２００Ｌ１を備える電子機器３０４の断面図である。図３１に示すように、電子機器３０４は、前述の実装例２における電子機器３０２と同様の構成において、気圧センサ装置２００Ｌ１を備える点で異なっている。そして、気圧センサ装置２００Ｌ１は、ガスセンサ装置２００Ｌ（図２６参照）と比較して、以下構成が異なっている。（ｉ）ガスセンサ素子３Ｇではなく、気圧センサ素子３Ｈを搭載している。（ｉｉ）気圧センサ装置２００Ｌ１上にＡＳＩＣ４Ａが搭載されている。（ｉｉｉ）気圧センサ装置２００Ｌ１の収容凹部内に、封止体７１が充填されている。
【0149】
封止材は、樹脂成形体であってもよく、その他の材質によって形成されていてもよい。例えば、樹脂等でコーティング（ポッティング）することにより、封止体７１を形成することができる。封止体７１が充填されるため、封止部材１３は必ずしも必要ではない。
【0150】
さらに、気圧センサ装置２００Ｌ１と実装基板５０とは、導電性接合材５５を介して実装基板５０と接合している。この接合部分において、図３１に示されるように、気圧センサ装置２００Ｌ１の周囲が、樹脂などの封止材１４により封止されていてもよい。これにより、電子機器３０４の外部と通じる気圧センサ装置２００Ｌ１の内部空間が、電子機器３０４の内部空間から独立する。
【0151】
（実装例５）
図３２は、ガスセンサ装置２００Ｊ（図２４参照）を備える電子機器３０５の断面図である。図３２に示すように、電子機器３０５は、前述の実装例３における電子機器３０３と同様の構成において、ガスセンサ装置２００に代替してガスセンサ装置２００Ｊを備える点で異なっている。そして、電子機器３０５は、はんだ等の導電性接合材５５によって、ガスセンサ装置２００Ｊの端子電極２２Ｄと実装基板５０の電極とが互いに接合されている。
図３２は、ガスセンサ装置２００Ｊ（図２４参照）を備える電子機器３０５の断面図である。図３２に示すように、電子機器３０５は、前述の実装例３における電子機器３０３と同様の構成において、ガスセンサ装置２００に代替してガスセンサ装置２００Ｊを備える点で異なっている。そして、電子機器３０５は、はんだ等の導電性接合材５５によって、ガスセンサ装置２００Ｊの端子電極２２Ｄと実装基板５０の電極とが互いに接合されている。
【0152】
ガスケット７０は、導電性接合材５５を介して実装基板５０と接合している。電子機器３０５は、ガスセンサ装置２００Ｊが封止部材１３を備えていなくてもよい。
【0153】
（実装例６）
図３３は、ガスセンサ装置２００Ｊ（図２４参照）を備える電子機器３０６の断面図である。図３３に示すように、電子機器３０６は、前述の実装例５における電子機器３０５と同様の構成において、ガスケット７０に代替してシール部材６２を備える点で異なっている。電子機器３０６は、ガスセンサ装置２００Ｊと筐体６０との間に、開口部６１の外縁に沿うようにリング状のシール部材６２が配置されている。
図３３は、ガスセンサ装置２００Ｊ（図２４参照）を備える電子機器３０６の断面図である。図３３に示すように、電子機器３０６は、前述の実装例５における電子機器３０５と同様の構成において、ガスケット７０に代替してシール部材６２を備える点で異なっている。電子機器３０６は、ガスセンサ装置２００Ｊと筐体６０との間に、開口部６１の外縁に沿うようにリング状のシール部材６２が配置されている。
【符号の説明】
【0154】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ・・・基板
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ・・・配線基板
３・・・センサ素子（３Ｇ：ガスセンサ素子、３Ｈ：気圧センサ素子）
１２・・・枠部
１３・・・封止部材
２１、２１Ｄ、２１Ｅ・・・収容凹部
２２・・・配線導体
３１Ｇ・・・感ガス部
５０、５１・・・実装基板
６０・・・筐体
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ・・・パッケージ
１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄ、１０１Ｅ、１０１Ｆ、１０１Ｇ、１０１Ｈ、１０１Ｉ・・・第１貫通孔
１１１、１１１’、１１１Ａ・・・第２貫通孔
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｆ、２００Ｇ、２００Ｊ、２００Ｊ１、２００Ｊ２、２００Ｌ・・・ガスセンサ装置（センサ装置）
２００Ｈ、２００Ｉ・・・センサ装置
２００Ｋ・・・気圧センサ装置（センサ装置）
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６・・・電子機器
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ・・・配線基板
３・・・センサ素子（３Ｇ：ガスセンサ素子、３Ｈ：気圧センサ素子）
１２・・・枠部
１３・・・封止部材
２１、２１Ｄ、２１Ｅ・・・収容凹部
２２・・・配線導体
３１Ｇ・・・感ガス部
５０、５１・・・実装基板
６０・・・筐体
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ・・・パッケージ
１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄ、１０１Ｅ、１０１Ｆ、１０１Ｇ、１０１Ｈ、１０１Ｉ・・・第１貫通孔
１１１、１１１’、１１１Ａ・・・第２貫通孔
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｆ、２００Ｇ、２００Ｊ、２００Ｊ１、２００Ｊ２、２００Ｌ・・・ガスセンサ装置（センサ装置）
２００Ｈ、２００Ｉ・・・センサ装置
２００Ｋ・・・気圧センサ装置（センサ装置）
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６・・・電子機器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】