专利名称：湿度传感器和具有湿度检测功能的组合传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种湿度传感器和一种具有湿度检测功能(结构)的组合传感器。
背景技术：
例如，在美国专利NO.6742387(对应于JP-A-2003-156464)中描述了一种电容变化型湿度传感器。这种湿度传感器用于检测室内的湿度以进行空调机的湿度调节，或者用于检测户外的湿度以进行天气观测。
当简单地称为湿度时，通常存在相对湿度和绝对湿度。在相对湿度中，用百分比表示大气中实际包含的水蒸气的量与在该温度下大气中能够包含的水蒸气的最大量(饱和水蒸气压力)的比。在绝对湿度中，用克数表示在一个大气压下包含在一立方米空气中的水蒸气的量。这里所述的湿度传感器通常用作检测上述相对湿度的传感器。
在该湿度传感器中，例如，作为绝缘膜的氧化硅膜形成在硅衬底上。一对梳齿状的电极形成在氧化硅膜上，使得在同一表面上相互隔开并彼此相对。氮化硅膜作为保护膜形成在这对电极上。电容值随湿度而变化的湿度传感膜形成在氮化硅膜上，以覆盖两个电极。
这里，构造出形成湿度传感膜的区域，作为感知湿度的湿度传感部分。当湿气进入到湿度传感膜的内部时，因为水分子的介电常数大，所以湿度传感膜的介电常数随进入的湿气量显著变化。结果，两电极之间的电容值也变化。在湿度传感部分中，因为该对电极之间的电容值随传感器周围的湿度变化而变化，所以根据该电容值变化可以检测湿度。
如上所述，湿度传感器作为用于空调机的湿度调节的传感器而检测室内湿度，或者用于天气观测而检测户外湿度等，在该湿度传感器中，根据湿度传感膜的介电常数的变化，即，根据该对电极之间的电容值的变化，可以适当地检测出湿度。
另一方面，近年来，期望更精确地测量供应到发动机的进气量，以便于最优化发动机的电子控制燃料注入中的空气燃料比。作为测量这种进气量的方法有，通过使用例如空气流量计直接测量进气量的质量流量系统(L-EFI)，以及结合压力传感器和温度传感器并通过发动机的转数和进气管压力推测每一周期供应到发动机的空气量的转速密度系统(D-EFI)。然而，在这些系统的每一个中，因为不能将空气中含有的水蒸气从空气中分离出去，所以未分离的量变成了误差。因此认为，将湿度和进气量一同进行检测，并通过该湿度检测更精确地测量空气量的方法，是为了在将来提供更高精度的发动机控制。
然而，当湿度传感器装配在发动机的进气系统中，例如，在进气歧管内等，以便于通过这种方式精确地测量进气量时，以下缺点重新成为不可忽视的问题。即，这种进气歧管的内部位于存在诸如发动机油、碳、燃料等多种污染物的恶劣环境中。因此，当湿度传感器装配在这种环境中时，所担心的是，这样的污染物粘附在湿度传感器的湿度传感部分上。如果这些污染物粘附在湿度传感部分上，穿过湿度传感膜的湿气流就会受到阻碍。因此，大大降低了湿度传感器的响应性。另外，由于不能将污染物的介电常数和湿度传感膜的介电常数区分开，所以湿度传感器的测量值发生改变。
在组合传感器中也产生了这样的问题，组合传感器被认为在转速密度系统(D-EFI)中尤其有效，并具有通过将例如压力传感器、温度传感器等和湿度传感器结合在一起所提供的湿度检测功能。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种湿度传感器，即使当该湿度传感器装配在诸如发动机的进气系统这样的恶劣环境下时，该湿度传感器也能够以高精度检测湿度。
本发明的另一个目的是提供一种组合传感器，该组合传感器包括具有湿度检测功能的芯片。
根据本发明的一个实施例，湿度传感器包括树脂模制体，其具有作为阻挡体(barrage)的壁部分；芯片构件，其至少具有湿度传感功能，附着并固定到树脂模制体在壁部分内的部分上；以及端子导体，其插入模塑(insert-molded)在树脂模制体中，并部分地引出至树脂模制体的外部。这里，该端子导体电连接到树脂模制体的壁部分内的芯片构件上。在湿度传感器中，具有湿度传感特性的保护材料填充到壁部分内，并覆盖芯片构件和端子导体的整个电连接部分。
因此，所填充的具有湿度传感特性的保护材料的表面面积大大加宽。因此，即使当上述污染物粘附到该湿度传感器时，只要污染物没有完全覆盖所填充的具有湿度传感特性的保护材料的表面，湿气从除了所覆盖部分之外的部分通过具有湿度传感特性的保护材料进入。因此，该湿度传感器的功能没有损坏。即，通过这种表面面积的差异，相对于污染物粘附的防污染量大大改进。另外，通过填充具有湿度传感特性的保护材料，使得具有湿度传感特性的保护材料的表面和本身作为湿度传感器运行的芯片的该对电极之间的距离保持足够长。因此，即使当粘附的污染物的介电常数高时，也不会对这些电极之间的电容产生影响。由于吸收湿度，所填充的具有湿度传感特性的保护材料的介电常数也确实地改变了，但是，可以将介电常数的这种改变作为经验值(实验值)预先掌握。因此，通过随后的电处理容易抵消这种改变量。
例如，芯片构件可以由单个芯片或多个芯片中的一种构成，该单个芯片是通过将具有湿度传感功能的湿度传感部分和用于对来自湿度传感部分的湿度信息进行电处理的处理电路作为整体结合在一起而形成的，该多个芯片是通过将具有湿度传感部分的芯片和用于对来自具有湿度传感部分的芯片的湿度信息进行电处理的处理电路芯片分别结合在一起而形成的。
或者，芯片构件可以由作为湿度传感部分运行的多个芯片和用于对来自这些芯片中的每一个的湿度信息进行电综合处理的处理电路芯片构成。在这种情况下，作为湿度传感部分运行的芯片可以与处理电路芯片分别结合在一起。另外，作为湿度传感部分运行的芯片可以由三个或者多于三个的奇数个芯片构成，并且处理电路芯片利用来自这些芯片的信号，通过多数判定来处理湿度信息。
另外，保护材料可以覆盖所有的芯片构件和电连接部分。
根据本发明的另一个实施例，湿度传感器包括树脂模制体，其具有作为阻挡体的壁部分；至少具有湿度传感功能的芯片；以及处理电路芯片，用于对来自具有湿度传感功能的芯片的湿度信息进行电处理。这里，处理电路芯片附着并固定到树脂模制体在壁部分内的部分上。另外，端子导体插入模塑在树脂模制体中，并部分地引出至树脂模制体的外部，并且端子导体电连接到树脂模制体的壁部分内的处理电路芯片上。在湿度传感器中，具有湿度传感特性的保护材料填充在壁部分内，并覆盖处理电路芯片和端子导体的整个电连接部分，具有湿度传感功能的芯片由具有金属凸块的倒装芯片构成，并具有装配在提供了金属凸块的装配表面上的湿度传感部分，并且具有湿度传感功能的该芯片通过金属凸块电连接到处理电路芯片上，并通过该电连接贴附在该处理电路芯片上。在这种情况下，可以有效地保护具有湿度传感功能的芯片。
例如，屏蔽板装配在具有湿度传感功能的芯片的装配表面的背面上，其可以覆盖具有湿度传感功能的芯片以及该芯片的周围。另外，填充在壁部分内的保护材料可以覆盖包括具有湿度传感功能的芯片、处理电路芯片以及具有湿度传感功能的芯片和处理电路芯片的电连接部分的整个区域。
根据本发明的另一个实施例，组合传感器包括树脂模制体，其具有作为阻挡体的壁部分；芯片构件，其至少具有湿度传感功能和压力传感功能的，固定到树脂模制体在壁部分内的部分上；以及端子导体，其插入模塑在树脂模制体中，并部分地引出至树脂模制体的外部。这里，端子导体电连接到树脂模制体的壁部分内的芯片构件上，并且具有湿度传感特性和压力传感特性的保护材料填充在壁部分内，并覆盖芯片构件和端子导体的整个电连接部分。
因此，所填充的具有湿度传感特性的保护材料的表面面积大大加宽。因此，即使当污染物粘附到该组合传感器时，只要污染物没有完全覆盖所填充的具有湿度传感特性的保护材料的表面，湿气从除了所覆盖部分之外的部分通过具有湿度传感特性的该保护材料进入。因此，该湿度传感器的功能没有损坏。即，相对于污染物粘附的防污染量大大改进。
例如，芯片构件可以由单个芯片构成，该单个芯片是通过将具有湿度传感功能的湿度传感部分、具有压力传感功能的压力传感部分以及用于对来自湿度传感部分的湿度信息和来自压力传感部分的压力信息进行电处理的处理电路作为整体结合在一起而形成的。
或者，芯片构件可以由其中结合了具有湿度传感功能的湿度传感部分和具有压力传感功能的压力传感部分的芯片以及用于对来自具有湿度传感部分和压力传感部分的芯片的信息进行电处理的处理电路芯片构成。
另外，芯片构件可以由具有湿度传感功能的芯片和包括具有压力传感功能的压力传感部分的处理电路芯片构成。在这种情况下，处理电路芯片对来自具有湿度传感功能的芯片的信息和来自压力传感部分的信息进行电处理。
或者，芯片构件可以由具有压力传感功能的芯片和包括具有湿度传感功能的湿度传感部分的处理电路芯片构成。在这种情况下，处理电路芯片对来自具有压力传感功能的芯片的信息和来自湿度传感部分的信息进行电处理。
另外，芯片构件可以由具有湿度传感功能的芯片、具有压力传感功能的芯片、以及用于对来自具有压力传感功能的芯片的信息和来自具有湿度传感功能的芯片的信息进行电处理的处理电路芯片构成。
根据本发明的另一个实施例，组合传感器包括湿度芯片，其至少具有湿度传感功能，并固定到树脂模制体在壁部分内的部分上；压力芯片，其至少具有压力传感功能，并固定到树脂模制体在壁部分内的部分上；以及端子导体，其插入模塑在树脂模制体中，并部分引出至树脂模制体的外部。在该组合传感器中，端子导体电连接到树脂模制体的壁部分内的湿度芯片和压力芯片上，并且具有湿度传感特性和压力传感特性的保护材料填充在壁部分内，并覆盖芯片和端子导体的整个电连接部分。另外，至少湿度芯片被独立地提供，并具有用于检测湿度的湿度传感部分，湿度芯片的湿度传感部分被比树脂模制体的壁部分高的分隔壁所包围，并且该分隔壁选择性的将湿度传感部分和填充在树脂模制体的壁部分内的保护材料分隔开。因此，湿度传感部分可以精确地检测湿度。
在这种情况下，可以提供一种其厚度比保护材料的厚度薄的保护膜，以覆盖与保护材料分隔开的湿度传感部分。另外，可以在树脂模制体的壁部分的外侧设置温度检测元件。
以下通过参考附图对优选实施例进行具体描述，本发明的上述以及其它的目的、特征和优点将变得更加明显，其中图1A是表出根据本发明第一实施例的湿度传感器的平面图，以及，图1B是示出了沿着图1A中的线IB-IB得到的湿度传感器的横截面图；图2是表示根据第一实施例的湿度传感器的湿度传感器芯片的平面图；图3是沿图2中的线III-III得到的透视截面图；图4是表示根据第一实施例的湿度传感器的电连接结构的框图；图5是表示湿度传感器设置在发动机的进气通道内的例子的示意图；图6是表示根据第一实施例的变形的湿度传感器的框图；图7是表示根据第一实施例的另一种变形的湿度传感器的横截面图；图8是表示根据第一实施例的另一种变形的湿度传感器的横截面图；图9是表示根据第一实施例的另一种变形的湿度传感器的横截面图；图10A是表示根据本发明第二实施例的具有湿度检测功能的组合传感器的平面图，以及，图10B是示出了沿着图10A中的线XB-XB得到的组合传感器的横截面图；图11是表示组合传感器设置在发动机的进气通道内的例子的示意图；图12是表示根据第二实施例的变形的组合传感器的横截面图；图13是表示根据第二实施例的另一种变形的组合传感器的横截面图；图14A是表示根据第二实施例的另一种变形具有湿度检测功能的组合传感器的平面图，以及，图14B是表示沿着图14A中的线XIVB-XIVB得到的组合传感器的横截面图。
优选实施例的详细说明(第一实施例)将参考图1A至图9描述第一实施例及其变形。
如图1A和1B所示，将湿度传感器插入模塑到在其边界具有作为阻挡体的壁部分2的树脂模制体3中，使得作为传感器端子的导体1(端子导体)部分地引出至外部。作为湿度传感器运行的湿度传感器芯片4和用于对从湿度传感器芯片4获得的湿度信息进行电处理的处理电路芯片5分别被结合、联结并固定到该树脂模制体3的中间部分，即，壁部分2的内部。
联结并固定的湿度传感器芯片4、处理电路芯片5以及作为传感器端子的导体1通过树脂模制体3的壁部分2内部的接合线6进行电连接。填充在作为阻挡体的壁部分2内的具有湿度传感特性的保护材料7覆盖包括接合线6的整个电连接部分。
接下来，将参考图2和3说明在这个湿度传感器中采用的湿度传感器芯片4的结构。
如图2中湿度传感器芯片4的平面结构所示，该湿度传感器芯片4是所谓的电容变化型湿度传感器，并且由湿度传感部分40a和基准部分40b构成的。湿度传感部分40a是由通过介质膜绝缘的梳齿状电极(配线)43a、43b以及被设置用于覆盖这些电极43a、43b与介质膜的湿度传感膜45构成的。类似地，基准部分40b是由通过介质膜绝缘的梳齿状电极(配线)43b、43c构成的。
如图3所示，例如，在湿度传感部分40a中，在硅衬底41上形成氧化膜(SiO2)42之后，利用铝(Al)等形成电极43a、43b。之后，例如，通过等离子体CVD(化学汽相沉积)法沉积并形成作为介质膜的氮化膜(P-SiN)44。从而，电极43a和43b之间的部分绝缘。另外，由聚酰亚胺等制成的湿度传感膜45覆盖在该氮化膜44上。在该实施例中，特别地，湿度传感膜45的上部形成被具有湿度传感特性的保护材料7覆盖的一种形状。保护材料7是由氟材料的凝胶(例如，氟化硅凝胶或氟凝胶)等构成的。图3示出了污染物D粘附到部分保护材料7上的情形。例如，当湿度传感部分40a配置在发动机的进气歧管内部的环境中时，作为该污染物D的发动机油、碳、燃料等粘附到保护材料7上。
另一方面，省略了基准部分40b的截面结构的说明，但是该截面结构基本上成为这样一种结构，其中，从图3所示的结构中去除湿度传感膜45，以及用诸如模制树脂等这样的不具备湿度传感特性的适当膜材料代替湿度传感膜45，覆盖基准部分40b。即，只有湿度传感部分40a具有湿度传感膜45，并且连同基准部分40b的不具备湿度传感特性的膜材料一起被具有湿度传感特性的保护材料7所覆盖。另外，在湿度传感部分40a中，将其电容C1作为梳齿状的电极之间的合成电容进行计算。例如，如图3所示，将电容C1作为氮化膜44的电容C11和C13以及湿度传感膜45的电容C12的合成电容进行计算。即，当大气中的湿气附着到具有湿度传感特性的保护材料7时，湿度传感部分40a的介电常数改变并且电容C12的值改变。从而，通过增加电容C12的改变量确定全部合成电容(电容)C1。
基准部分40b的电容C2也作为梳齿状电极之间的合成电容被计算。即，尽管忽略了该电容C2的说明，但是将该电容C2看作作为介质膜的氮化膜的电容和氮化膜之上部分的电容之间的合成电容进行计算。在该例中，将基准部分40b设置为不暴露于外部的结构。因此，基准部分40b的合成电容(电容)C2总为不受大气内的湿度等影响的恒定值。
接下来，将参考图4说明该湿度传感器的电结构的一个例子。
如图4所示，该湿度传感器包括作为湿度传感器运行的湿度传感器芯片4，和用于对从湿度传感器芯片4获得的湿度信息进行电处理的处理电路芯片5。在图4中，作为湿度传感器芯片4的等价电路，示出了该湿度传感器芯片4的合成电容(电容)C1、C2的关系。另外，处理电路芯片5是由开关电容器电路51、采样和保持电路(S/H)52、低通滤波器(LPF)53、放大器54等构成。
在该湿度传感器芯片4中，将湿度的变化作为电容C1的变化进行检测，并且从端子Po输出电容C1相对于固定电容C2的这种变化。另外，处理电路芯片5通过端子Pin接收电容C1的这个变化，并通过开关电容器电路51将来自端子Po的电容C1的变化转换成电压Vo。该开关电容器电路51由运算放大器51a、与运算放大器51a的反馈通路并联连接的电容(反馈电容)cf以及开关SW构成。引入到端子Pin的信号输入到运算放大器51a的反相输入端。例如，施加在端子P1和P2之间的电源电压Vcc的一半电压，即，“Vcc/2”的电压施加到运算放大器51a的非反相输入端。这里，当电容C1和电容C2彼此相等时，Vcc/2与出现在端子Po处的电压相对应。
通过处理电路芯片5内未示出的脉冲产生电路等，形成预定频率的交替信号，该交替信号在电压0V和电源电压Vcc之间相位交替且彼此相反。该交替信号被分别从处理电路芯片5的端子P1a、P2a施加到湿度传感器芯片4的端子P1、P2。对上述开关电容器电路51的开关SW进行ON/OFF控制，该ON/OFF控制与这些交替信号(电压)中的每一个的交替周期同步。当重复这种操作时，通过采样和保持电路52适当地采样-保持由开关电容器电路51在C(电容)-V(电压)转换中得到的电压Vo。该采样-保持信号输入到低通滤波器53，其高频成分被去除。通过放大器54对该低通滤波器53的输出进行增益调节之后，该调节信号通过端子T1向外输出，作为显示湿度信息的信号。在该湿度传感器中，通常参考利用独立装配的温度传感器得到的温度信息，同时计算相对湿度。
如上所述，在该湿度传感器中，图4中所示的湿度传感器芯片4的端子P1、P2和端子Po打线接合(wire-bonded)到处理电路芯片5的端子P1a、P2a和端子Pin。图4中所示的各个端子T1至T3，即，用于输出湿度信息的端子T1和电源端子T2、T3打线接合到作为传感器端子的导体1(图1)。
例如，如图5所示，具有该结构的根据该实施例的湿度传感器装配在发动机的进气通道内，尤其，装配在空气流量计的附近，并可以用作对进气中包含的湿度成分进行检测的传感器。
在发动机E的进气通道100中，通常从进气通道100的上游侧依次装配空气过滤器101、空气流量计102、节流阀103、稳压箱(进气歧管)104、喷射器105等。在发动机E的进气通道100中，通过在例如空气流量计102的附近装配湿度传感器(为了简便起见，在图5中该湿度传感器表示为H1)，可以检测供应到发动机E的进气中包含的湿度成分。通过检测该湿度成分，根据与空气流量计102检测的进气量相对应的所检测的湿度成分，可以进行校正。因为可以精确地检测该湿度成分，所以可以以更高的精度进行发动机E的电子控制燃料注入。
按照以上具体描述的根据该实施例的湿度传感器，可以获得下面的效果。
与湿度传感器芯片4的湿度传感部分40a(湿度传感膜45)的表面面积比较，所填充的具有湿度传感特性的保护材料7的表面面积显著加宽。因此，即使当上述污染物D粘附到该湿度传感器时，只要污染物D没有完全覆盖所填充的具有湿度传感特性的保护材料7，湿气从除了所覆盖部分之外的部分通过具有湿度传感特性的该保护材料7进入。因此，没有损坏该湿度传感器的功能。即，通过表面面积的差异，相对于污染物D粘附的防污染量大大改进了。另外，通过填充具有湿度传感特性的保护材料7，具有湿度传感特性的保护材料7的表面和其自身作为湿度传感器运行的湿度传感器芯片4的该对电极43a、43b之间的距离也保持的足够长。因此，即使当粘附的污染物D的介电常数高时，也不会影响电极43a和43b之间的电容C1。由于湿度吸收也确实地改变了所填充的具有湿度传感特性的保护材料7的介电常数，但是，这种介电常数的变化作为经验值(实验值)可以预先获得。因此，通过随后的电处理容易抵消这种变化量。为了抵消这种变化量，存在一种方法，在例如处理电路芯片5中，该方法将用于抵消这种变化量的映射或运算公式等预先存储在EPROM等中，并通过该映射或者运算公式对获得的湿度信息进行校正。
例如，采用氟凝胶作为具有湿度传感特性的保护材料7，可以适当地保护湿度传感器中的药物抗性。
通过在发动机E的进气通道100内，尤其在空气流量计102的附近配备该湿度传感器H1，并利用该湿度传感器检测供应到该发动机E的进气中包含的湿度成分，可以进行具有高精度的发动机E的电子控制燃料注入。
例如，适当的改变该实施例，上述实施例还可以按照以下方式执行。
在上述实施例中，使用了由湿度传感器芯片4和处理电路芯片5构成的两种芯片，但是将湿度传感器芯片4和处理电路芯片5结合到一个芯片的结构也可以被使用。
在上述的实施例中，氟凝胶典型地用作具有湿度传感特性的保护材料7，但是，具有湿度传感特性的保护材料7不限于这种材料。例如，还可以采用诸如硅凝胶、氟化硅凝胶等这样的凝胶作为具有湿度传感特性的保护材料7。
在上述的实施例中，仅使用了一个作为湿度传感器运行的湿度传感器芯片4，但是，装配多个湿度传感器芯片4，并且如同处理电路芯片5一样，对从这些湿度传感器芯片中的每一个获得的湿度信息进行电综合处理的结构也可以被使用。根据这种结构，通过利用所填充的保护材料7的宽表面面积，可以进行具有更高可靠性的湿度检测。
例如，如图6所示，作为湿度传感器运行的湿度传感器芯片可以由三个湿度传感器芯片4a、4b、4c构成，并且，经由处理电路芯片5，通过多数判定，也可以对利用这些湿度传感器芯片4a、4b、4c中的每一个得到的湿度信息进行处理。因此，可以有效地改善湿度传感器的可靠性。当这种利用多数判断的处理被执行时，可以将湿度传感器芯片的数量设置为3或更大的奇数。
另外，湿度传感器芯片4和具有湿度传感特性的保护材料7的配置状态也不局限于上述实施例中的状态。例如，如图7所示，具有诸如焊料凸块、金凸块等这样的金属凸块B的倒装芯片结构被用作湿度传感器芯片4。在金属凸块B的装配侧上装配作为湿度检测部分的湿度传感部分40a这样的结构可以被使用。通过使用该金属凸块B将湿度传感器芯片4电连接到处理电路芯片5，可以将作为湿度传感器运行的湿度传感器芯片4装配到处理电路芯片的表面上。在这种情况下，湿度传感器芯片4的湿度传感部分40a自身最初就得到保护，免受污染物D的粘附。因此，在这种情况下也没有损坏湿度传感器的功能。
或者，如图8所示，相对于处理电路芯片5，用于覆盖湿度传感器芯片4的周围和该湿度传感器芯片4的屏蔽板S进一步装配在具有倒装芯片结构的湿度传感器芯片4的安装表面的背面上。
或者，如图9所示，用具有湿度传感特性的保护材料7覆盖包括具有倒装芯片结构的湿度传感器芯片4和处理电路芯片5的电连接部分的整个部分。在这种情况下，保护材料7填充在壁部分2内，以覆盖湿度传感器芯片4和处理电路芯片5的整个部分，包括其间的电连接部分。
因此，进一步增强了针对污染物D粘附的保护功能，以及进一步提高了湿度传感器的可靠性和精度。可以任意选择屏蔽板S的材料，例如，树脂或者金属制成的材料可以用作屏蔽板S的材料。
(第二实施例)如图10A和10B所示，具有湿度检测功能的组合传感器被插入模塑在其周围具有作为阻挡体的壁部分2的树脂模制体3中，使得作为传感器端子的导体1(端子导体)部分地引出至外部。作为湿度传感器运行的湿度传感器芯片4、利用例如应变电阻等的作为压力传感器运行的公知的压力传感器芯片8、以及用于对分别从传感器芯片4、8获得的湿度和压力信息进行电处理的处理电路芯片5，被分别结合、联结并固定到该树脂模制体3的中间部分。
另外，通过树脂模制体3的壁部分2内部的接合线6对附着并固定的两个传感器芯片4和8、处理电路芯片5和导体1进行电连接。用具有湿度传感特性的保护材料7覆盖包括接合线6的整个电连接部分。保护材料7填充在壁部分2内。
例如，如图11所示，根据该实施例的具有湿度检测功能的组合传感器H2可以装配在发动机的进气通道中，尤其，在进气歧管集中部分(稳压箱)的附近，并可以用作对进气中包含的湿度成分和进气管的内部压力一同进行检测的传感器。例如，如图11所示，发动机E的进气通道100包括，从该进气通道100的上游侧依次为空气过滤器101、节流阀103、稳压箱104、喷射器105等。在这种情况下，组合传感器H2装配在稳压箱104中。更具体地，通过从该稳压箱104引出的压力导引管104a装配该组合传感器H2。由此，可以对进气中包含的湿度成分和发动机E的进气管的内部压力一同进行检测。尤其，类似于以上描述，通过基于所检测的湿度成分对进气管的内部压力值进行校正，可以进行具有更高精度的发动机E的电子控制燃料注入。这里，进气管的内部压力值是与进气管中以前的进气量对应的值。
因为湿度传感器芯片4设置在组合传感器中，所以可以获得在第一实施例中描述的优点。
另外，根据该实施例，与湿度传感器芯片4和压力传感器芯片8的表面面积比较，所填充的具有湿度传感特性和压力传感特性的保护材料7的表面面积显著加宽。因此，在这种情况下，即使当上述污染物D粘附到该组合传感器时，只要污染物D没有完全覆盖所填充的保护材料的表面，湿气从除了所覆盖部分之外的部分透过该保护材料7进入。因此，至少具有湿度检测功能的组合传感器的功能没被损坏。另外，作为如公知的压力传感器一样运行的压力传感器芯片8的保护结构，这种结构也是有效的。对于作为压力传感器运行部分的压力传感部分的污染，其影响可以适当地被避免。
通过在发动机E的进气通道100中，尤其，通过压力导引管104a在稳压箱104(进气歧管)中装配组合传感器，并利用该组合传感器对进气的湿度成分和进气管的内部压力一同进行检测，可以进行具有更高精度的发动机E的电子控制燃料注入。
(其它实施例)尽管已经结合一些实施例并参考其附图对本发明进行了描述，但是应当注意的是，对本领域技术人员来说，各种变化和修改将是显而易见的。
例如，在上述第二实施例中，湿度传感器芯片4、压力传感器芯片8和处理电路芯片5的三芯片结构被作为一个芯片结构进行了说明。然而，该芯片结构不限于这种三芯片结构。例如，以下任意芯片结构等可以用作附着并固定到树脂模制体3的壁部分2内的芯片，并可以电连接到导体1。
作为例子，通过将作为湿度传感器运行的部分、作为压力传感器运行的部分以及对来自这些部分的检测信息进行电处理的处理电路结合在一起，单芯片可以用作芯片结构(芯片构件)。
或者，可以利用两个芯片构成芯片结构(芯片构件)。例如，将作为湿度传感器运行的部分和作为压力传感器运行的部分进结合在一起所形成的芯片，以及对这些部分的检测信息进行电处理的处理电路芯片5，可以用于构造该芯片结构。
另外，可以用作为湿度传感器运行的湿度传感器芯片4和处理电路芯片5构成该芯片结构。在这种情况下，处理芯片5具有具备压力传感器功能的部分，并对利用该部分得到的检测信息和从作为湿度传感器运行的湿度传感器芯片4获得的检测信息进行电处理。
另外，可以用作为压力传感器运行的压力传感器芯片8和处理电路芯片5构成该芯片结构。在这种情况下，处理芯片电路5具有具备湿度传感器功能的部分，并对利用该部分得到的检测信息和从作为压力传感器运行的压力传感器芯片8获得的检测信息进行电处理。
另外，如图12所示，该附着并固定的芯片和导体1可以在树脂模制体3的壁部分2的内部电连接，并且可以用填充在作为阻挡体的壁部分2内的具有湿度传感特性和压力传感特性的保护材料7覆盖该附着并固定的芯片与导体1的电连接部分。另外，至少作为湿度传感器运行的湿度传感器芯片4可以被单独装配成附着并固定到树脂模制体3的壁部分2内部的芯片，并且可以用高于树脂模制体3的壁部分2的壁材料21(分隔壁)包围作为湿度传感器运行的湿度传感器芯片4的湿度传感部分40a的周围。利用作为阻挡体的壁材料21可以形成一种结构，该结构选择性地将作为湿度传感器运行的湿度传感器芯片4的湿度传感部分40a与填充在树脂模制体3的壁部分2内的保护材料7分隔开。根据具有湿度检测功能的组合传感器的这种结构，尽管由于湿度传感器芯片4的湿度传感部分40a的暴露导致了稍微的冒险，但是确实提高了湿度传感部分40a的响应性。
另外，如图13所示，作为湿度传感器运行的湿度传感器芯片4的湿度传感部分40a可以与填充在树脂模制体3的壁部分2内的保护材料7分隔开。在这种情况下，还可以设置一种结构，该结构独立形成具有湿度传感特性的保护膜7a，该保护膜7a与所填充的保护材料7的性质不同，并且比保护材料7薄。根据这种结构，上述冒险可以得到限制，并可以适当地改进响应性和可靠性。
作为具有湿度检测功能的组合传感器，还可以设置一种结构，该结构在树脂模制体3的壁部分外具有具备温度传感器功能的元件9(例如，热敏电阻)，如图14所示。在这种情况下，使用单个传感器(组合传感器)也可以容易地检测相对湿度。
在这种组合传感器中，对于组合传感器的湿度检测部分，同样可以采用图5到9所示的上述结构。
另外，在包括上述湿度传感器(第一个实施例)的发动机的进气通道中装配这些传感器的应用已经进行了说明，但是该应用是任意的。尤其在上述恶劣的环境下，该发明可以以更高精度应用于执行湿度检测的所有传感器。
尽管已经参考其优选实施例对本发明进行了描述，但是应该理解的是，本发明不限于该优选的实施例和结构。本发明旨在涵盖各种变型和等价配置。另外，尽管以各种优选的组合和结构示出了优选实施例的各种组件，但是，包括更多、更少或者仅仅一个组件的其它组合和结构也在本发明的精神和范围之内。
权利要求
1.一种湿度传感器，包括树脂模制体(3)，其具有作为阻挡体的壁部分(2)；芯片构件(4，5)，其至少具有湿度传感功能，该芯片构件附着并固定到所述树脂模制体在所述壁部分内的部分上；端子导体(1)，其被插入模塑在所述树脂模制体中，并被部分地引出至所述树脂模制体的外部，其中，所述端子导体电连接到所述树脂模制体的所述壁部分内的所述芯片构件上；以及保护材料(7)，其具有湿度传感特性，所述保护材料填充在所述壁部分内，并覆盖所述芯片构件和所述端子导体的整个电连接部分。
2.根据权利要求1所述的湿度传感器，其中，所述芯片构件是由单个芯片或多个芯片中的一种构成的，所述单个芯片是通过将具有所述湿度传感功能的湿度传感部分(40a)和用于对来自所述湿度传感部分的湿度信息进行电处理的处理电路(5)作为整体结合在一起而形成的，所述多个芯片是通过将具有所述湿度传感部分的芯片(4)和用于对来自具有所述湿度传感部分的所述芯片的湿度信息进行电处理的处理电路芯片(5)分别结合在一起而形成的。
3.根据权利要求1所述的湿度传感器，其中所述芯片构件(4，5)由作为所述湿度传感部分运行的多个芯片(4a，4b，4c)和用于对来自这些所述芯片中的每一个的湿度信息进行电综合处理的处理电路芯片(5)构成；以及所述多个芯片与所述处理电路芯片分别结合在一起。
4.根据权利要求3所述的湿度传感器，其中，作为所述湿度传感部分运行的所述芯片由三个或者多于三个的奇数个芯片构成，并且所述处理电路芯片利用来自所述芯片的信号，通过多数判定对所述湿度信息进行处理。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的湿度传感器，其中，所述保护材料覆盖所有的所述芯片构件和所述电连接部分。
6.一种湿度传感器，包括树脂模制体(3)，其具有作为阻挡体的壁部分(2)；芯片(4)，其至少具有湿度传感功能；处理电路芯片(5)，用于对来自具有所述湿度传感功能的所述芯片的湿度信息进行电处理，其中，所述处理电路芯片附着并固定到所述树脂模制体在所述壁部分内的部分上；端子导体(1)，其被插入模塑在所述树脂模制体中，并被部分地引出至所述树脂模制体的外部，其中，所述端子导体电连接到所述树脂模制体的所述壁部分内的所述处理电路芯片上；以及保护材料(7)，其具有湿度传感特性，所述保护材料(7)填充在所述壁部分内，并覆盖所述处理电路芯片和所述端子导体的整个电连接部分，其中具有所述湿度传感功能的所述芯片(4)由具有金属凸块(B)的倒装芯片构成，并具有装配在提供所述金属凸块的装配表面上的湿度传感部分(40a)；以及具有所述湿度传感功能的芯片通过所述金属凸块电连接到所述处理电路芯片，并通过该电连接贴附在所述处理电路芯片上。
7.根据权利要求6所述的湿度传感器，还包括屏蔽板(S)，其位于具有所述湿度传感功能的所述芯片的装配表面的背面上，覆盖具有所述湿度传感功能的所述芯片及所述芯片的周围。
8.根据权利要求6所述的湿度传感器，其中，填充在所述壁部分内的所述保护材料(7)覆盖包括具有所述湿度传感功能的所述芯片、所述处理电路芯片以及具有所述湿度传感功能的所述芯片与所述处理电路芯片的电连接部分的整个区域。
9.根据权利要求1或6所述的湿度传感器，其中，所述保护材料由凝胶构成。
10.根据权利要求9所述的湿度传感器，其中，所述凝胶由氟凝胶构成。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的湿度传感器，其中，将固定到所述树脂模制体的所述芯片构件安装在机动车发动机的进气系统中，并对供应给所述发动机的进气中的湿度成分进行检测。
12.一种组合传感器，包括树脂模制体(3)，其具有作为阻挡体的壁部分(2)；芯片构件(4，5，8)，其至少具有湿度传感功能和压力传感功能，该芯片构件附着并固定到所述树脂模制体在所述壁部分内的部分上；端子导体(1)，其被插入模塑在所述树脂模制体中，并被部分地引出至所述树脂模制体的外部，其中，该端子导体电连接到所述树脂模制体的所述壁部分内的所述芯片构件上；以及保护材料(7)，其具有湿度传感特性和压力传感特性，所述保护材料填充在所述壁部分内，并覆盖所述芯片构件和所述端子导体的整个电连接部分。
13.根据权利要求12所述的组合传感器，其中，所述芯片构件由单一芯片构件构成，该单一芯片构件是通过将具有所述湿度传感功能的湿度传感部分、具有所述压力传感功能的压力传感部分以及用于对来自所述湿度传感部分的湿度信息和来自所述压力传感部分的压力信息进行电处理的处理电路作为整体结合在一起而形成的。
14.根据权利要求12所述的组合传感器，其中，所述芯片构件由芯片(4，8)和处理电路芯片(5)构成，在所述芯片(4，8)中，将具有所述湿度传感功能的湿度传感部分和具有所述压力传感功能的压力传感部分结合在一起，所述处理电路芯片(5)用于对来自具有所述湿度传感部分和所述压力传感部分的所述芯片(4，8)的信息进行电处理。
15.根据权利要求12所述的组合传感器，其中所述芯片构件由具有所述湿度传感功能的芯片(4)和包括具有所述压力传感功能的压力传感部分的处理电路芯片(5，8)构成；以及所述处理电路芯片对来自具有所述湿度传感功能的所述芯片的信息和来自所述压力传感部分的信息进行电处理。
16.根据权利要求12所述的组合传感器，其中所述芯片构件由具有所述压力传感功能的芯片(8)和包括具有所述湿度传感功能的湿度传感部分(4)的处理电路芯片(4，5)构成；以及所述处理电路芯片(5)对来自具有所述压力传感功能的所述芯片的信息和来自所述湿度传感部分的信息进行电处理。
17.根据权利要求12所述的组合传感器，其中所述芯片构件由具有所述湿度传感功能的芯片(4)、具有所述压力传感功能的芯片(8)以及用于对来自具有所述压力传感功能的所述芯片(8)的信息和来自具有所述湿度传感功能的所述芯片(4)的信息进行电处理的处理电路芯片(5)构成。
18.一种组合传感器，包括树脂模制体(3)，其具有作为阻挡体的壁部分(2)；湿度芯片(4)，其至少具有湿度传感功能，附着并固定到所述树脂模制体在所述壁部分内的部分上；压力芯片(8)，其至少具有压力传感功能，附着并固定到所述树脂模制体在所述壁部分内的部分上；端子导体(1)，其被插入模塑在所述树脂模制体中，并被部分地引出至所述树脂模制体的外部，其中，所述端子导体电连接到所述树脂模制体的所述壁部分内的所述湿度芯片和所述压力芯片上；以及保护材料(7)，其具有湿度传感特性和压力传感特性，所述保护材料填充在所述壁部分内，并覆盖所述芯片和所述端子导体的整个电连接部分，其中至少所述湿度芯片(4)是独立提供的，其具有用于检测湿度的湿度传感部分；所述湿度芯片的所述湿度传感部分由高于所述树脂模制体的所述壁部分的分隔壁(21)所包围；以及所述分隔壁选择性地将所述湿度传感部分与填充在所述树脂模制体的所述壁部分内的所述保护材料(7)分隔开。
19.根据权利要求18所述的组合传感器，还包括保护膜(7a)，其厚度比所述保护材料的厚度薄，其中，该保护膜覆盖与所述保护材料分隔开的所述湿度传感部分。
20.根据权利要求12至19中任一项所述的组合传感器，还包括温度检测元件(9)，其位于所述树脂模制体的所述壁部分的外侧。
21.根据权利要求12至19中任一项所述的组合传感器，其中，所述保护材料由凝胶制成。
22.根据权利要求12至19中任一项所述的组合传感器，其中，所述凝胶由氟凝胶构成。
23.根据权利要求12至17中任一项所述的组合传感器，其中，将固定到所述树脂模制体的所述芯片构件安装在机动车发动机的进气系统中，并对供应给所述发动机的进气中的湿度成分和压力进行检测。
24.根据权利要求18和19中任一项所述的合成传感器，其中，将固定到所述树脂模制体的所述湿度芯片和所述压力芯片安装在机动车发动机的进气系统中，并对供应给所述发动机的进气中的湿度成分和压力进行检测。
全文摘要
一种湿度传感器，包括树脂模制体(3)，其具有作为阻挡体的壁部分(2)；芯片(4)，其至少具有湿度传感功能，并固定到树脂模制体在壁部分内的部分上；以及端子导体(1)，其被插入模塑在树脂模制体中，并部分地引出至树脂模制体的外部。这里，端子导体电连接到树脂模制体的壁部分内的芯片上。在湿度传感器中，具有湿度传感特性的保护材料(7)填充在壁部分内，并覆盖芯片和端子导体的整个电连接部分。该湿度传感器的结构可以适用于包括具有湿度传感功能的芯片(4)的组合传感器。
文档编号H01L23/16GK1737554SQ20051009274
公开日2006年2月22日 申请日期2005年8月19日 优先权日2004年8月20日
发明者渡边善文 申请人:株式会社电装