7660044 ガスセンサ

(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】2025-04-02

(45)【発行日】2025-04-10

(54)【発明の名称】ガスセンサ

(51)【国際特許分類】

   H10F 55/00 20250101AFI20250403BHJP

   G01N 21/3504 20140101ALI20250403BHJP

【ＦＩ】

H10F55/00 510

G01N21/3504

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2021136579

(22)【出願日】2021-08-24

(65)【公開番号】P2022055317

(43)【公開日】2022-04-07

【審査請求日】2024-05-09

(31)【優先権主張番号】P 2020162656

(32)【優先日】2020-09-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】303046277

【氏名又は名称】旭化成エレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(72)【発明者】

【氏名】福中 敏昭

(72)【発明者】

【氏名】加藤 浩之

【審査官】桂城 厚

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１１４１６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１６２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０８７６１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－０４６４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００５２２７７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｆ ３０／００－９９／００

Ｇ０１Ｎ ２１／００－２１／９５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

受光素子と、発光素子と、集積回路と、リードフレームと、これらをパッケージ化する封止部材と、を備えるガスセンサであって、
前記リードフレームは、少なくとも１つのダイパッド部と複数の端子部とを有し、少なくとも前記ダイパッド部は、第１の厚みを有する第１領域と、前記第１の厚みよりも薄い第２の厚みを有する第２領域と、を有し、
前記集積回路は、前記ダイパッド部の前記第２領域上に配置され、前記複数の端子部のうちの少なくとも一つと電気的に接続され、
前記ダイパッド部の前記第１領域は、前記第２領域の周囲に配置され、且つ前記第１領域の端部の一部を、前記第２領域が取り囲むように配置されているガスセンサ。

【請求項2】

前記発光素子は、前記複数の端子部のうちの少なくとも一つと電気的に接続され、
前記受光素子は、前記集積回路と電気的に接続され、前記集積回路を挟んで前記発光素子とは逆側に配置される請求項１に記載のガスセンサ。

【請求項3】

前記発光素子は、前記受光素子及び前記集積回路と電気的に直接接続されていない請求項２に記載のガスセンサ。

【請求項4】

前記受光素子は、前記集積回路と導電性ワイヤーを介して電気的に接続される請求項３に記載のガスセンサ。

【請求項5】

前記発光素子及び前記集積回路は、実装基板に実装され、
前記発光素子は、前記実装基板を介して前記集積回路と電気的に接続される請求項３又は請求項４に記載のガスセンサ。

【請求項6】

前記ダイパッド部の複数の前記第１領域は、当該第１領域の端部の一部を、前記第２領域が取り囲むように配置されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のガスセンサ。

【請求項7】

平面視で、前記ダイパッド部の前記第２領域全体を内側に含む最小の凸多角形の線分の一部が、前記ダイパッド部の前記第１領域と交差する請求項６に記載のガスセンサ。

【請求項8】

受光素子と、発光素子と、集積回路と、リードフレームと、これらをパッケージ化する封止部材と、を備えるガスセンサであって、
前記リードフレームは、少なくとも１つのダイパッド部と複数の端子部とを有し、少なくとも前記ダイパッド部は、第１の厚みを有する第１領域と、前記第１の厚みよりも薄い第２の厚みを有する第２領域と、を有し、
前記集積回路は、前記ダイパッド部の前記第２領域上に配置され、前記複数の端子部のうちの少なくとも一つと電気的に接続され、
さらに、前記複数の端子部は、前記ダイパッド部を挟んで両側に前記ダイパッド部に沿って並んで配置され、
前記複数の端子部のうちの前記集積回路と電気的に接続される少なくとも一つの端子部は、前記集積回路と前記発光素子との間の、前記複数の端子部が並ぶ方向と交差する第２の方向に延在する領域と、前記第２の方向と交差し前記集積回路に近づく第１の方向に延在する領域とを有し、前記第１の方向に延在する領域の先端にボンディング領域を有し、
前記集積回路と前記ボンディング領域とが導電性ワイヤーで接続されるガスセンサ。

【請求項9】

前記複数の端子部のうちの前記集積回路と電気的に接続される複数の端子部それぞれが前記第２の方向に延在する領域を有し、
当該第２の方向に延在する領域を有する前記複数の端子部それぞれの前記第２の方向に延在する領域は、共通の前記第１の方向に延在する領域に接続されている請求項８に記載のガスセンサ。

【請求項10】

前記第２の方向に延在する領域は、当該領域内に厚みの異なる領域を有する請求項８又は請求項９に記載のガスセンサ。

【請求項11】

前記端子部は、前記第１領域と前記第２領域とを有し、
前記複数の端子部それぞれの一部と、前記ダイパッド部の一部と、前記封止部材の一部と、のみが露出した第一の面を備える請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のガスセンサ。

【請求項12】

前記端子部は、前記第１領域と前記第２領域とを有し、
前記複数の端子部それぞれの一部と、前記ダイパッド部の一部と、前記受光素子の一部と、前記発光素子の一部と、前記封止部材の一部と、のみが露出した第２の面を備える請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のガスセンサ。

【請求項13】

前記第２の面の少なくとも一部を覆う空間部を内部に含む光反射部を備える請求項１２に記載のガスセンサ。

【請求項14】

一部が露出した前記発光素子及び一部が露出した前記受光素子の少なくとも何れか一方の露出した部分を、直接的又は間接的に覆うように配置された、所望の波長の光を透過する光学部材をさらに備える請求項１２又は請求項１３に記載のガスセンサ。

【請求項15】

前記集積回路は、導電性ワイヤーを介して前記複数の端子部の少なくとも１つと電気的に接続される請求項１から請求項１４の何れか一項に記載のガスセンサ。

【請求項16】

前記複数の端子部のうち、前記導電性ワイヤーが接続される前記端子部は、ボンディング領域を有し、当該ボンディング領域の厚みは、前記第１の厚みよりも薄い請求項１５に記載のガスセンサ。

【請求項17】

前記ボンディング領域は、表面にメッキを有し、前記導電性ワイヤーは前記メッキと直接接続される請求項１６に記載のガスセンサ。

【請求項18】

前記集積回路は、前記発光素子を制御する制御信号を出力し、前記受光素子からの信号が入力されて増幅及びＡＤ変換を行う請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載のガスセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、大気中の測定対象ガスの濃度測定を行うガス測定装置として、ガスの種類によって吸収される赤外線の波長が異なることを利用し、この吸収量を検出することによりそのガス濃度を測定する非分散赤外吸収型（Non-Dispersive Infrared）光学式濃度測定装置が知られている。
例えば、特許文献１には受光素子と発光素子とを有するガスセンサが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１３６１５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、受光素子と発光素子に加えて、ガス濃度演算を行う集積回路を更に備えるガスセンサにおいて、どの様な形態が好ましいかは知られていないのが現状である。特に、小型で高精度な測定を可能にするガスセンサについては知られていない。
すなわち本発明は、小型かつ高精度な測定を可能にするガスセンサを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一実施形態に係るガスセンサは、受光素子と、発光素子と、集積回路と、リードフレームと、これらをパッケージ化する封止部材と、を備えるガスセンサであって、前記リードフレームは、少なくとも１つのダイパッド部と複数の端子部とを有し、少なくとも前記ダイパッド部は、第１の厚みを有する第１領域と、前記第１の厚みよりも薄い第２の厚みを有する第２領域と、を有し、前記集積回路は、前記ダイパッド部の前記第２領域上に配置され、前記複数の端子部のうちの少なくとも一つと電気的に接続されることを特徴としている。

【0006】

また、本発明の他の実施形態に係るガスセンサは、受光素子と、発光素子と、集積回路と、リードフレームと、これらをパッケージ化する封止部材と、を備えるガスセンサであって、前記リードフレームは、少なくとも１つのダイパッド部と複数の端子部とを有し、前記発光素子は、前記受光素子及び前記集積回路と電気的に直接接続されておらず、前記複数の端子部のうちの少なくとも一つと電気的に接続され、前記受光素子は、前記集積回路と電気的に接続され、前記集積回路を挟んで前記発光素子とは逆側に配置され、前記集積回路は、前記複数の端子部のうちの少なくとも一つと電気的に接続されることを特徴としている。

【0007】

また、本発明の他の実施形態に係るガスセンサは、受光素子と、発光素子と、集積回路と、リードフレームと、これらをパッケージ化する封止部材と、を備えるガスセンサであって、前記リードフレームは、少なくとも１つのダイパッド部と複数の端子部とを有し、少なくとも前記ダイパッド部は、第１の厚みを有する第１領域と、前記第１の厚みよりも薄い第２の厚みを有する第２領域と、を有し、前記集積回路は、前記ダイパッド部の前記第２領域上に配置され、前記発光素子は、前記複数の端子部のうちの少なくとも一つと電気的に接続され、前記受光素子は、前記集積回路と電気的に接続され、前記集積回路を挟んで前記発光素子とは逆側に配置され、前記集積回路は、前記複数の端子部のうちの少なくとも一つと電気的に接続され、前記ダイパッド部の前記第１領域は、前記第２領域の周囲に配置され、且つ前記第１領域の端部の一部を、前記第２領域が取り囲むように配置されていることを特徴としている。

【0008】

さらに、本発明の他の実施形態に係るガスセンサは、受光素子と、発光素子と、集積回路と、リードフレームと、これらをパッケージ化する封止部材と、を備えるガスセンサであって、前記リードフレームは、少なくとも１つのダイパッド部と複数の端子部とを有し、前記受光素子は、前記集積回路と電気的に接続され、前記複数の端子部は、前記ダイパッド部を挟んで両側に前記ダイパッド部に沿って並んで配置され、前記集積回路は、前記複数の端子部のうちの少なくとも一つと電気的に接続され、且つ、前記集積回路と電気的に接続される端子部のうちの少なくとも一つの端子部は、前記集積回路と前記発光素子との間の、前記複数の端子部が並ぶ方向と交差する第２の方向に延在する領域と、前記第２の方向と交差し前記集積回路に近づく第１の方向に延在する領域とを有し、前記第１の方向に延在する領域の先端にボンディング領域を有し、前記集積回路と前記ボンディング領域とが導電性ワイヤーで接続されることを特徴としている。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、小型かつ高精度な測定を可能にするガスセンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１実施形態に係るガスセンサの一例を示す平面模式図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係るガスセンサの一例を示す平面模式図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係るガスセンサの一例を示す平面模式図及び断面図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係るガスセンサの一例を示す裏面模式図及び断面図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係るガスセンサの一例を示す光反射部側から見た模式図及び断面図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係るガスセンサの変形例を示す裏面模式図及び断面図である。

【図7】本発明の第３実施形態に係るガスセンサの一例を示す平面模式図である。

【図8】本発明の第４実施形態に係るガスセンサの一例を示す平面模式図である。

【図9】本発明の第４実施形態に係るガスセンサの一例を示す平面模式図である。

【図10】本発明の第１実施形態に係るガスセンサの製造工程の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係等は現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、様々な変更を加えることができる。

【0012】

［第１実施形態］
図１～図４は、本発明の第１実施形態に係るガスセンサの一例を示す模式図である。図１は、第１実施形態に係るガスセンサの一例を示す模式図であって、外部装置と接続される実装面側の面から見た平面模式図である。ここでは、ガスセンサ１の実装面側の面を表面、逆側の面を裏面とする。なお、図１では、わかりやすくするため接続配線や封止部材は図示を省略している。

【0013】

図１中、１はガスセンサ、１０は受光素子、２０は発光素子、３０は集積回路、４１及び４２はそれぞれ導電性のリードフレーム４０の一部であり、４１はダイパッド部、４２は端子部である。ダイパッド部４１と端子部４２とは離隔されている。また、ダイパッド部４１及び端子部４２において、Ｒ１は第１の厚みを有する第１領域、Ｒ２は第１の厚みよりも薄い第２の厚みを有する第２領域を示す。
ガスセンサ１は平面視で長方形を有し、ガスセンサ１の幅方向中央部に長手方向に沿って延びるダイパッド部４１が配置され、ダイパッド部４１の左右両側に複数の端子部４２がダイパッド部４１に沿って並んで配置されている。

【0014】

ダイパッド部４１は、ガスセンサ１の長手方向に沿って延びる長方形の矩形部４１ａと矩形部４１ａの長手方向両端それぞれに形成された凸部４１ｂと、を有する。凸部４１ｂは、矩形部４１ａの長手方向の端部の、矩形部４１ａの幅方向端部寄りの位置に間隔を開けて２つ形成され、長手方向両端それぞれの凸部４１ｂは、矩形部４１ａの幅方向中央部から等距離の位置に形成され、凸部４１ｂの端部はガスセンサ１の長手方向端部に達している。矩形部４１ａの幅方向中央部の、長手方向一端側には、受光素子１０を配置するための矩形状の穴（以後、受光素子配置領域という。）４１ｃが形成され、他端側には発光素子２０を配置するための矩形状の穴（以後、発光素子配置領域という。）４１ｄが形成されている。

【0015】

端子部４２は、同一形状を有し細長い矩形状に形成され、端子部４２それぞれは、一端が、矩形部４１ａの長辺と一定の間隔を開けて対向するように、長辺に沿って等間隔に並んで配置され、他端はガスセンサ１の幅方向端部に達して形成される。また、ダイパッド部４１を挟んで左右の端子部４２は、ガスセンサ１の長手方向中央を中心として線対象となるように配置される。

【0016】

ダイパッド部４１の矩形部４１ａと、凸部４１ｂの矩形部４１ａに続く凸部４１ｂ全体の１／３程度の領域とが、第２の厚みを有する第２領域４１（Ｒ２）となっている。また、凸部４１ｂの、第２領域４１（Ｒ２）を除く矩形部４１ａとは逆側の領域が、第１の厚みを有する第１領域４１（Ｒ１）となっている。また、各端子部４２の矩形部４１ａ寄りの領域であり、端子部４２の全体の半分よりも若干狭い領域が、第２の厚みを有する第２領域４２（Ｒ２）となっている。各端子部４２の、第２領域４２（Ｒ２）を除く、矩形部４１ａとは逆側の、端子部４２全体の半分よりも若干広い領域が、第１の厚みを有する第１領域４２（Ｒ１）となっている。

【0017】

受光素子１０は受光素子配置領域４１ｃに配置され、発光素子２０は発光素子配置領域４１ｄに配置される。つまり、受光素子１０及び発光素子２０は、ダイパッド部４１の第２領域４１（Ｒ２）に周囲を囲まれる位置に配置される。集積回路３０は矩形部４１ａの長手方向中央よりもやや受光素子１０側の、幅方向中央に配置される。つまり、集積回路３０は、ダイパッド部４１の第２領域４１（Ｒ２）の上に配置される。
そして、後述の図３に示すように、リードフレーム４０全体を含むように封止部材８０を設けることにより、略直方体形状にパッケージ化されている。
尚、図１においては、１つの集積回路３０が、ダイパッド部４１の第２領域４１（Ｒ２）の上に配置されているが、複数の集積回路３０を有し、複数の集積回路３０がダイパッド部４１の第２領域４１（Ｒ２）の上に配置されてもよい。

【0018】

図２は図１に示すガスセンサ１の平面模式図において、電気的接続関係を加えて示したものである。ガスセンサ１では、電気的接続は導電性ワイヤーＬＷを用いて実現している。
図２に示すように、発光素子２０は、ダイパッド部４１の長手方向に沿ってその両側に２つずつ端子を有する。発光素子２０の各端子は、ダイパッド部４１の長手方向に沿って配置された複数の端子部４２のうち、発光素子２０側の端部側に配置された左右２つずつ計４つの端子部４２に接続される。発光素子２０の各端子は、端子部４２の第２領域４２（Ｒ２)のみと接続されており、これら間は、導電性ワイヤーＬＷによって直接接続されている。発光素子２０は、受光素子１０や集積回路３０とは直接接続されていない。ここでいう「直接接続される」とは、一本の導電性ワイヤーＬＷのみによって接続されることをいう。

【0019】

受光素子１０は、図２に示すように、集積回路３０側の端部の右端側と、集積回路３０とは逆側の端部の左端側とに１つずつ端子を有する。受光素子１０は、集積回路３０のみと接続され、受光素子１０の各端子は、導電性ワイヤーＬＷによって、集積回路３０の受光素子１０側の端部に設けられた２つの端子と接続されている。

【0020】

集積回路３０は、図２に示すように、集積回路３０の右端側及び左端側それぞれに例えば６個ずつ計１２個の端子を有し、受光素子１０側に２つの端子を有する。また、集積回路３０の左右に形成された１２個の端子は、ダイパッド部４１の長手方向に沿ってその両側に配置された複数の端子部４２のうち、発光素子２０と接続された端子部４２を除く残りの計１２個の端子部４２にそれぞれ接続される。具体的には、集積回路３０の左右端に形成された端子は、導電性ワイヤーＬＷによって、端子部４２の第２領域４２（Ｒ２）と接続される。端子部４２の第２領域４２（Ｒ２）はボンディング領域４２（Ｒ３）となっている。ボンディング領域４２（Ｒ３）は第１領域４２（Ｒ１）の厚みよりも薄ければ特に制限されない。プロセス容易性の観点から、ボンディング領域４２（Ｒ３）が、図２に示すようにダイパッド部４１の第２領域４１（Ｒ２）と同じ厚みであることが好ましい場合がある。
なお、ボンディング領域４２（Ｒ３）（つまり、第２領域４２（Ｒ２））はその表面がメッキ処理されていても良い。

【0021】

図３は、図２に示すガスセンサ１において、封止部材８０を追加した図であって、図３（ａ）はガスセンサ１の平面視における模式図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ－Ａ′面における断面模式図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＢ－Ｂ′面における断面模式図、図３（ｄ）は、図３（ａ）のＣ－Ｃ′面における断面模式図である。
図３に示すように、封止部材８０は、リードフレーム４０の第１領域４１（Ｒ１）及び４２（Ｒ１）を除いて、受光素子１０、発光素子２０、集積回路３０、導電性ワイヤーＬＷ及び、リードフレーム４０の第２領域４１（Ｒ２）及び４２（Ｒ２）を覆い、リードフレーム４０の第１領域４１（Ｒ１）及び４２（Ｒ１）の表面と面一となるように形成される。

【0022】

その結果、図３（ａ）に示す平面模式図において、ガスセンサ１の平面視における面、つまり、図３（ｂ）～（ｄ）に示す断面模式図において上側となる面は、封止部材８０とダイパッド部４１の第１領域４１（Ｒ１）（図示せず）と、端子部４２の第１領域（Ｒ１）のみが露出した状態であることが理解される。

【0023】

図４は、図３に示すガスセンサ１を、裏側から、つまり、受光素子１０及び発光素子２０それぞれの一部が露出している面側から見た裏面模式図（図４（ａ））である。図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ－Ａ′面における断面模式図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＢ－Ｂ′面における断面模式図である。なお、簡略化のため、導電性ワイヤーＬＷは図示を省略している。
図４（ａ）に示すガスセンサ１の裏面、つまり、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示す断面模式図において上側の面は、ダイパッド部４１の裏面、端子部４２の裏面、受光素子１０の裏面、発光素子２０の裏面、及び封止部材８０が露出していることが理解される。

【0024】

図４に示すように、ガスセンサ１の裏面において、受光素子１０と発光素子２０との間に、ダイパッド部４１が露出していることにより、ダイパッド部４１を反射率の高い導電性の素材で形成することによって、後述の第２実施形態に示すような光路を有する形態において、発光素子２０から出射した赤外線がより効率的に受光素子１０に到達し得るため好ましい場合がある。

【0025】

また、ガスセンサ１を、図３に示すように平面視したとき、受光素子１０及び発光素子２０が、ダイパッド部４１の第２領域４１（Ｒ２）に囲まれた構造であり、集積回路３０がダイパッド部４１の第２領域４１（Ｒ２）上に配置された構造である。そのため、ダイパッド部４１つまりリードフレーム４０を、熱伝導率の高い素材で形成することによって、パッケージ内の温度が均一化される。そのため、より高精度に温度特性の補償が可能になり、より高精度な濃度測定が可能となる。ガスセンサ１が、集積回路３０の内部のダイオード特性によりパッケージ内の温度を測定する形態である場合には、パッケージ内の温度が均一化されることの効果は、より効果的に発現される。

【0026】

集積回路３０は受光素子１０及び端子部４２の少なくとも１つと電気的に接続されていれば特に制限されない。集積回路３０は、（１）受光素子１０、発光素子２０等、校正を必要とする各部の校正パラメータを記憶し、校正パラメータを出力可能な回路、（２）受光素子１０からの信号を増幅し、ＡＤ変換を行う回路、（３）発光素子２０を駆動する駆動信号を出力する回路、（４）受光素子１０及び発光素子２０の間欠駆動制御を行う回路、（５）外部機器（例えば信号処理回路）とのインターフェース回路、の少なくとも１つ、好ましくは全てを備えていることが好ましい。

【0027】

このように構成されるガスセンサ１において、濃度測定対象のガスが存在する空間内において、発光素子２０を駆動し、発光素子２０から照射した光を受光素子１０で受光し、受光した信号に対して、集積回路３０で受光素子１０や発光素子２０等のパラメータ信号の校正等を行った後、センサ信号として外部機器に出力し、外部機器側でセンサ信号をもとに測定対象のガスの濃度演算等を行う。

【0028】

［第１実施形態の効果］
第１実施形態に係るガスセンサ１は、図１～図４に示す構成を備える。そのため、熱伝導の良いダイパッド部４１により、パッケージ内の受光素子１０、発光素子２０、集積回路３０の温度を均一化することができる。その結果、受光素子１０、発光素子２０等、各部の少なくとも１つの特性に応じたパラメータ信号を、集積回路３０の温度に基づき校正を行うことによって、より高精度に温度特性の補償を行うことができ、結果的により高精度に濃度測定を行うことができる。
また、ダイパッド部４１は、第１の厚みを有する第１領域４２（Ｒ１）と第１の厚みよりも薄い第２の厚みを有する第２領域４１（Ｒ２）とを有し、集積回路３０は、厚みの薄い第２領域４１（Ｒ２）上に配置されることで、小型化しつつも、高精度な測定が可能となる。

【0029】

また、パッケージ内の集積回路３０の温度に基づき校正を行うことにより、温度特性の補償を行うことができる上、本来、外付けの集積回路を同一パッケージに取り込むことにより、ガスセンサ１全体を小型化することができる。
また、発光素子２０が受光素子１０及び集積回路３０と電気的に直接接続されていないため、レイアウトの自由度が高く、レイアウトに起因した温度特性の補償の高精度化や、より小型なガスセンサ１を実現することが出来る。

【0030】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図５は、第２実施形態に係るガスセンサ１ａの模式図であって、図４に示す、ガスセンサ１の裏面側に、内側にドーム状の空間部６０ａを有する光反射部６０をさらに設けたものである。
光反射部６０は、平面視で直方体形状を有し、各端子部４２の第２領域４２（Ｒ２）と第１領域の４２（Ｒ１）の第２領域４２（Ｒ２）側の一部とを覆う幅に形成され、ダイパッド部４１の第１領域４１（Ｒ１）全体を覆う長さに形成される。光反射部６０は、受光素子１０の受光面及び発光素子２０の発光面と対向する面が楕円体面でありドーム状の反射面６０ｂを内側に有し、空間部６０ａは、裏面側からみて、受光素子１０及び発光素子２０が空間部６０ａ内に収まる大きさに形成される。光反射部６０の反射面６０ｂとなる部分の材質は、金属、または多層膜誘電体であることが好ましい。
尚、本実施形態においても、１つの集積回路３０が、ダイパッド部４１の第２領域４１（Ｒ２）の上に配置されているが、複数の集積回路３０を有し、複数の集積回路３０がダイパッド部４１の第２領域４１（Ｒ２）の上に配置されてもよい。

【0031】

また、光反射部６０は、ドーム状の反射面６０ｂを有していれば、全体形状は任意でよい。
また、光反射部６０には、光反射部６０を貫通する図示しない通気口が形成され、通気口から、空間部６０ａに、測定対象の気体が導入されると共に、測定対象の気体が空間部６０ａ外に排出されるようになっている。ガスセンサ１ａでは、測定対象の気体が空間部６０ａに導入された状態における受光素子１０の検出信号をもとに、集積回路３０で所定の処理を行って検出信号に応じた信号を出力し、集積回路３０と電気的に接続される図示しない外部装置では、集積回路３０から入力した検出信号に基づき濃度演算等を行う。

【0032】

このように、第２実施形態においては、内側にドーム状の反射面６０ｂを有する光反射部６０が設けられている。その結果、発光素子２０から発せられた赤外線を受光素子１０に導くことを容易にし得るため好ましい場合がある。また、ダイパッド部４１を反射率の高い導電性の素材で形成することによって、発光素子２０から出射した赤外線がより効率的に受光素子１０に到達し得る。

【0033】

［第２実施形態の変形例］
図６は、第２実施形態に係るガスセンサ１ａの変形例を示す模式図であって、図５に示す光反射部６０を備えたガスセンサ１ａにおいて、さらに、光学部材７０と実装基板１００とを備えたものである。図６（ａ）は、変形例におけるガスセンサ１ｂを、光反射部６０とは逆側の面、つまり裏面側から見た模式図であって、図６（ｂ）は図６（ａ）のＤ－Ｄ′面における断面模式図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）のＥ－Ｅ′面における断面模式図である。

【0034】

光学部材７０は、図示しない光学フィルタの側面を封止部で覆ったフィルタブロックからなる。光学フィルタは、所望の波長範囲の光を選択的に（すなわち、透過率高く）透過させる機能を有する。光学フィルタを構成する光学部材の材料としては、シリコン（Ｓｉ）、ガラス（ＳｉＯ_２）など、予め設定した波長範囲の光が透過する材料が用いられる。光学フィルタは、これに限らず、蒸着等により光学部材に薄膜が設けられた構成であっても良く、また、光学部材上に異なる屈折率を有する誘電体を層状に積層した誘電体多層膜フィルタとしても良い。

【0035】

図６（ａ）に示すように、光学部材７０は、裏面側からみて略正方形状に形成され、光学部材７０の一辺は、ダイパッド部４１の２つの凸部４１ｂの両端と同等の長さを有し、ダイパッド部４１の発光素子２０側の端部に設けられた凸部４１ｂの第１領域４１（Ｒ１）と第２領域４１（Ｒ２）との境界と、光学部材７０の一辺とが、裏面側からみて重なり、さらに発光素子２０の上に重なるように配置される。
図６に示すように、光学部材７０を備えることにより、特定の波長の赤外線の発光および／または受光を容易に実現し得るため好ましい場合がある。

【0036】

尚、図６では、光学部材７０が発光素子２０側に配置された例であるが、受光素子１０側に配置されても良い。
また、光学部材７０は発光素子２０や受光素子１０の表面を直接的に覆っても良いし、間に他の物質や空間を介して間接的に覆っても良い。換言するならば、光学部材７０は、発光素子２０から出射した光が受光素子１０に入射するまでの間の光路中に配置されていれば良い。
実装基板１００は、封止部材８０により一体化されたパッケージよりも大きく、端子部４２の第１領域４２（Ｒ１）と対向する位置に、実装端子１１０を備える。図６は、片側８個の実装端子１１０、左右で計１６個の実装端子１１０を備える場合を示す。実装端子１１０は、金属バンプ２００を介して端子部４２それぞれの第１領域４２（Ｒ１）と電気的に接続される（図６（ｃ））。なお、図示はしていないが、実装基板１００と端子部４２とを金属バンプ２００を介して電気的に接続することによって、発光素子２０が実装基板１００を介して集積回路３０と電気的に接続されることが好ましい。

【0037】

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
図７は第３実施形態に係るガスセンサ１ｃの一例を示す平面模式図である。なお、図７において、導電性ワイヤーＬＷや封止部材８０は図示を省略している。
第３実施形態に係るガスセンサ１ｃは、図１に示す第１実施形態に係るガスセンサ１に比較して、ダイパッド部４１の第１領域及び第２領域の形状が異なる。具体的には図１に示したガスセンサ１では、平面視においてダイパッド部４１の第１領域４１（Ｒ１）と第２領域４１（Ｒ２）との境界となる境界線ＢＬが一本の直線であるのに対して、図７ではダイパッド部４１の第１領域４１ｂａ（Ｒ１）と第２領域４１ａａ（Ｒ２）との境界線ＢＬが一本の直線ではなく、三本の線分からなっている。つまり、ダイパッド部４１は矩形部４１ａと凸部４１ｂとを含むが、ダイパッド部４１の第１領域４１ｂａ（Ｒ１）はそれぞれ、凸部４１ｂと、凸部４１ｂと連続する矩形部４１ａの一部とからなり、平面視で凸部４１ｂが延長された長方形状の第１の厚みを有する領域を形成している。つまり、図７に示すように、ダイパッド部４１においては、第１の厚みを有する第１領域４１ｂａ（Ｒ１）と第１の厚みよりも薄い第２の厚みを有する第２領域４１ａａ（Ｒ２）との境界が、第１領域４１ｂａ（Ｒ１）の第２領域４１ａａ（Ｒ２）側の端部の３つの辺に沿った３本の線分からなり、第１領域４１ｂａ（Ｒ１）の端部の３つの辺を、第２領域４１ａａ（Ｒ２）で囲むように形成されている。

【0038】

これにより、ダイパッド部４１の第２領域４１ａａ（Ｒ２）の形状安定性やプロセス時の位置安定性が向上し、受光素子１０や発光素子２０を設計通りの位置に配置することを容易にし、その結果、測定精度の向上に寄与しうる。
なお、ダイパッド部４１の４つの凸部４１ｂのうち、少なくとも一つの凸部４１ｂが、凸部４１ｂと矩形部４１ａの一部とが第１の厚みを有する第１領域４１ｂａ（Ｒ１）となり、第１領域４１ｂａ（Ｒ１）と第２領域４１ａａ（Ｒ２）との境界線ＢＬが、複数の直線で形成されていればよいが、好ましくは、ダイパッド部４１の四つの凸部４１ｂそれぞれと矩形部４１ａの一部とが第１領域４１ｂａ（Ｒ１）となり、それぞれが第２領域４１ａａ（Ｒ２）との境界線ＢＬが一本の直線ではなく複数の直線で形成されていることが好ましい。また、境界線ＢＬは、必ずしも直線でなくともよく、第１領域４１ｂａ（Ｒ１）の端部の周囲を取り囲むように第２領域４１ａａ（Ｒ２）が形成されていればよい。
尚、本実施形態においても、１つの集積回路３０が、ダイパッド部４１の第２領域４１（Ｒ２）の上に配置されているが、複数の集積回路３０を有し、複数の集積回路３０がダイパッド部４１の第２領域４１（Ｒ２）の上に配置されてもよい。

【0039】

また、測定精度の向上への寄与を高める観点から、図７に示すガスセンサ１ｃのように、平面視で、ダイパッド部４１の第２領域４１ａａ（Ｒ２）の全てを内部に含む凸多角形のうち最小となる凸多角形ＣＰの線分の一部がダイパッド部４１の第１領域４１ｂａ（Ｒ１）と交差する形態であることが好ましい。これにより、ダイパッド部４１の第２領域４１ａａ（Ｒ２）の安定性がより向上し、結果として測定精度がより向上する。また、第２実施形態における図６に示すように、ガスセンサ１ｃを、実装基板１００に実装する場合には、第１領域４１ｂａ（Ｒ１）は、端子部として実装基板１００と電気的に接続されることが好ましい。熱伝導の良い金属バンプ２００により、ダイパッド部４１の温度をより均一にすることが可能となる。

【0040】

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
図８は第４実施形態に係るガスセンサ１ｄの一例を示す平面模式図である。図８において、封止部材は図示を省略している。
第４実施形態に係るガスセンサ１ｄは、図２に示す第１実施形態に係るガスセンサ１において、複数の端子部４２のうちの一つの端子部４２Ｌの形状が異なっている。また、端子部４２Ｌの形状に整合して、ダイパッド部４１の矩形部４１ａＬの形状が異なる。
具体的には、図８に示すように、ガスセンサ１ｄを、平面視で発光素子２０側の端部が上、受光素子１０側の端部が下となるように載置した状態で、ダイパッド部４１の矩形部４１ａＬが形成され、矩形部４１ａＬは、発光素子２０と集積回路３０との間の位置であり、矩形部４１ａＬの長手方向中央部よりもやや発光素子２０側の位置の右端側に、切欠き部４１ａＬ１が形成され、左端側には、第１の厚みを有する第１領域４１ａＬ（Ｒ１）が形成されている。

【0041】

尚、本実施形態においても、１つの集積回路３０が、ダイパッド部４１の第２領域４１（Ｒ２）の上に配置されているが、複数の集積回路３０を有し、複数の集積回路３０がダイパッド部４１の第２領域４１（Ｒ２）の上に配置されてもよい。この場合、平面視において、複数の集積回路３０の間の少なくとも一部には、第１の厚みを有する第１領域４１（Ｒ１）を有することが耐久性の点から好ましい。
また、本実施形態において第１の厚みを有する第１領域４１ａＬ（Ｒ１）内に第２の厚みを有する第２領域４１（Ｒ２）を設け、この第２領域４１（Ｒ２）に更に集積回路３０を配置してもよい。

【0042】

また、ガスセンサ１ｄの右端側に配置された８個の端子部４２のうち、切欠き部４１ａＬ１と対向する、発光素子２０側の端部から３番目の端子部４２Ｌの形状と、ガスセンサ１ｄの左端側に配置された８個の端子部４２のうち、ダイパッド部４１ａＬの第１領域４１ａＬ（Ｒ１）と対向する、発光素子２０側の端部から３番目の端子部４２ＬＬの形状とが異なる。

【0043】

図８に示すように、端子部４２Ｌは、平面視で、端子部４２をダイパッド部４１ａＬに向かう方向である第２の方向（Ｄ２）に延在した領域４２Ｌ（Ｄ２）と、第２の方向（Ｄ２）と直交する第１の方向（Ｄ１）に延在する領域４２Ｌ（Ｄ１）とを備え、アルファベットの「Ｌ」字状に屈折した形状を有する。なお、第１の方向（Ｄ１）は、必ずしも第２の方向（Ｄ２）と直交ではなく、２つの方向が交差した形状であって、斜めに屈折した形状であってもよい。即ち、後述の第２領域４２Ｌ（Ｒ２）ｂを集積回路３０の近くに配置できればよい。ここで交差とは、２つ以上の線分が１点で交わることを意味し、垂直に交わる形態のみを意味するものではない。

【0044】

また、端子部４２Ｌは、端子部４２と同様に、ガスセンサ１ｄの右端側から、第１の厚みを有する第１領域４２Ｌ（Ｒ１）ａ及び第２の厚みを有する第２領域４２Ｌ（Ｒ２）ａを有する。さらに、端子部４２Ｌは、第２領域４２Ｌ（Ｒ２）ａに連続する第１の厚みを有する第１領域４２Ｌ（Ｒ１）ｂ、及び第１領域４２Ｌ（Ｒ１）ｂに連続する第２の厚みを有する第２領域４２Ｌ（Ｒ２）ｂを備える。第１領域４２Ｌ（Ｒ１）ｂは、第２領域４２Ｌ（Ｒ２）ａに連続する第２の方向の端部まで延在する領域と、第２の方向の端部まで延在する領域に連続し第１の方向に延在する領域全体の１／８程度の領域とを含む。第２領域４２Ｌ（Ｒ２）ｂは、第１の方向に延在する領域のうち、第１領域４２Ｌ（Ｒ１）ｂを除く領域を含む。第２の厚みを有する第２領域４２Ｌ（Ｒ２）ｂがボンディング領域４２Ｌ（Ｒ３）を形成している。

【0045】

一方、端子部４２ＬＬは、端子部４２において第２領域４２（Ｒ２）が延在した形状を有し、第１領域４２ＬＬ（Ｒ１）と、第１領域４２ＬＬ（Ｒ１）に連続する第２の厚みを有する第２領域４２ＬＬ（Ｒ２）とを備え、第２領域４２ＬＬ（Ｒ２）の第１領域４２（Ｒ１）とは逆側の端部は、矩形部４１ａＬに形成された第１の厚みからなる第１領域４１ａＬ（Ｒ１）と連続している。

【0046】

図８に示す形態の場合、導電性ワイヤーＬＷを介した電気的接続のレイアウトが容易になり、全体の小型化を可能にし得るため好ましい場合がある。つまり、図８に示すように端子部４２Ｌは、ダイパッド部４１側の端部がダイパッド部４１の幅方向中央部近傍まで延在されている。そのため、集積回路３０の、受光素子１０側の端部に端子を設け、この端子と、ボンディング領域４２Ｌ（Ｒ３）である端子部４２Ｌの第２領域４２Ｌ（Ｒ２）ｂとを導電性ワイヤーＬＷで接続すれば、導電性ワイヤーＬＷの配線の長さが短くてすみ、配線の引き回しを容易に行うことができる。
また、矩形部４１ａＬの切欠き部４１ａＬ１とは逆側には、第１領域４１ａＬ（Ｒ１）が設けられ、この第１領域４１ａＬ（Ｒ１）は第２領域４１（Ｒ２）よりも厚みが大きい。そのため、切欠き部４１ａＬ１を設けることによる矩形部４１ａＬの安定性の低下を抑制することができる。

【0047】

また、端子部４２Ｌにおいて、第２の方向に延在する領域は厚みの異なる領域を有することが好ましい。具体的には、図８に示すように、第２の方向に延在する領域の一部が第１領域の厚みよりも薄い第２領域４２Ｌ（Ｒ２）ａであることが好ましい。これによりリードフレーム４０、受光素子１０、発光素子２０、及び集積回路３０を封止部材８０でモールディングする際に、封止樹脂の流れをスムースにして、受光素子１０及び発光素子２０の位置ずれを抑制し、測定精度の劣化を抑制することが出来る。なお、第２領域４２Ｌ（Ｒ２）ａは、封止樹脂の流れをスムースにすることを目的として設けているため、必ずしも第２の厚みである必要はなく、第１の厚みよりも薄ければよい。封止樹脂の流れをスムースにする観点から、他の端子部４２の第２領域４２（Ｒ２）の膜圧と同等にすることが好ましい。

【0048】

［第４実施形態の変形例］
図９は、第４実施形態におけるガスセンサ１ｅの一例を示す平面模式図である。ガスセンサ１ｅは、図８に示すガスセンサ１ｄにおいて、切欠き部４１ａＬ１と対向する隣り合う二つの端子部４２Ｌ１及び４２Ｌ２がそれぞれ第２の方向（Ｄ２）に延在した領域４２Ｌ１（Ｄ２）及び４２Ｌ２（Ｄ２）を有し、さらに、領域４２Ｌ１（Ｄ２）及び４２Ｌ２（Ｄ２）ぞれぞれの端部が共に、第１の方向（Ｄ１）に延在する領域４２Ｌ１２（Ｄ１）に接続されている。

【0049】

また、端子部４２Ｌ１は、端子部４２と同様に、ガスセンサ１ｅの右端側から順に、第１の厚みを有する第１領域４２Ｌ１（Ｒ１）ａと、第２の厚みを有する第２領域４２Ｌ１（Ｒ２）ａとを備え、さらに、第１領域４２Ｌ１（Ｒ１）ｂと、第２の厚みを有する第２領域４２Ｌ１（Ｒ２）ｂとを備える。同様に、端子部４２Ｌ２は、端子部４２と同様に、ガスセンサ１ｅの右端側から順に、第１の厚みを有する第１領域４２Ｌ２（Ｒ１）ａと、第２の厚みを有する第２領域４２Ｌ２（Ｒ２）ａとを備え、さらに、第１領域４２Ｌ２（Ｒ１）ｂと、第２の厚みを有する第２領域４２Ｌ２（Ｒ２）ｂとを備える。

【0050】

領域４２Ｌ１２（Ｄ１）は、第１の厚みを有する第１領域４２Ｌ１２（Ｒ１）と、この第１領域４２Ｌ１２（Ｒ１）に連続する第２の厚みを有する第２領域４２Ｌ１２（Ｒ２）とを備える。
切欠き部４１ａＬ１と対向する二つの端子部４２Ｌ１、４２Ｌ２を図９に示す形状とすることによって、形状安定性が向上し得るため好ましい場合がある。また、図９においては第２の方向に延在した領域４２Ｌ１（Ｄ２）及び４２Ｌ２（Ｄ２）には、第１領域Ｒ１の厚みよりも厚みの薄い第２領域（４２Ｌ１（Ｒ２）ａ、４２Ｌ１（Ｒ２）ｂ、４２Ｌ２（Ｒ２）ａ、４２Ｌ２（Ｒ２）ｂ）がそれぞれ２箇所ずつ形成されている。これは２つの第２の方向に延在した領域４２Ｌ１（Ｄ２）及び４２Ｌ２（Ｄ２）間のデッドエンドを開放して封止樹脂の流れをスムースにする効果を発現するため好ましい場合がある。

【0051】

［製造方法］
次に、本実施形態に係るガスセンサ１の製造方法の一例を説明する。ここでは、第１実施形態に係るガスセンサ１の製造方法を、図１０を用いて説明する。図１０は、図１のＦ－Ｆ′面における断面模式図である。
まず、耐熱テープ２０１の上にパターニングおよびハーフエッチング処理され、第１の厚みの第１領域４１（Ｒ１）及び第１領域４１（Ｒ１）よりも厚みの薄い第２領域４１（Ｒ２）を有するダイパッド部４１と、端子部４２とが形成されたたリードフレーム４０を配置する（図１０（ａ））。後述するワイヤボンディングを容易にするために、リードフレーム４０の表面はメッキ処理がなされていても良い。

【0052】

次いで耐熱テープ２０１上のダイパッド部４１の第２領域４１（Ｒ２）に囲まれた領域（受光素子配置領域４１ｃ、発光素子配置領域４１ｄ）に耐熱テープ２０１の粘着層を介して受光素子１０及び発光素子２０を配置し、ダイパッド部４１の第２領域４１（Ｒ２）に、好ましくは熱伝導率の高い接着剤やフィルムを介して集積回路３０を配置し、受光素子１０と集積回路３０との間、発光素子２０と各端子部４２の第２領域４２（Ｒ２）との間、集積回路３０と各端子部４２の第２領域４２（Ｒ２）との間を、それぞれ導電性ワイヤーＬＷによりワイヤボンディングする（図１０（ｂ））。図１０（ｂ）では、簡略化のため、受光素子１０と集積回路３０とを接続する導電性ワイヤーＬＷを一本と、発光素子２０と端子部４２の第２領域４２（Ｒ２）とを接続する導電性ワイヤーＬＷを一本と、を示している）。

【0053】

次いで、耐熱テープ２０１が配置された側に下部金型２０３を配置し、耐熱テープ２０１が配置された側とは逆側に上部金型２０２を配置し、耐熱テープ２０１と上部金型２０２の間に挟まれる空間に封止部材８０となる封止樹脂を注入する（図１０（ｃ））。
次いで上部金型２０２と下部金型２０３を除去し、耐熱テープ２０１も除去する。そしてカーフ幅Ｗの領域をダイシング装置でダイシングして個片化して反転させることで、上面側に受光素子１０と発光素子２０の一部が露出したガスセンサ１が得られる（図１０（ｄ））。

【0054】

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

【符号の説明】

【0055】

１、１ａ～１ｅ ガスセンサ
１０ 受光素子
２０ 発光素子
３０ 集積回路
４０ リードフレーム
４１ ダイパッド部
４１ａ、４１ａＬ 矩形部
４１ａＬ１ 切欠き部
４１ｂ 凸部
４１（Ｒ１）、４１ｂａ（Ｒ１）、４１ａＬ（Ｒ１） ダイパッド部の第１領域
４１（Ｒ２）、４１ａａ（Ｒ２） ダイパッド部の第２領域
４２、４２Ｌ、４２Ｌ１、４２Ｌ２、４２ＬＬ 端子部
４２（Ｒ１）、４２Ｌ１（Ｒ１） 端子部の第１領域
４２（Ｒ２）、４２Ｌ２（Ｒ２）、 端子部の第２領域
６０ 光反射部
６０ａ 空間部
６０ｂ 反射面
７０ 光学部材
８０ 封止部材
１００ 実装基板
１１０ 実装端子
２００ 金属バンプ
ＢＬ 境界線
ＬＷ 導電性ワイヤー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】