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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung, die einen
Sensorchip und einen Schaltungschip aufweist, die beide auf einer
Befestigungsplatte befestigt sind, wobei der Schaltungschip mit
einem Verkapselungsmaterial verkapselt ist. Die vorliegende Erfindung
betrifft ferner ein Verfahren zur Fertigung solch einer Sensorvorrichtung.
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Die
JP-A-2007-33411 offenbart
ein Verfahren zur Fertigung einer Sensorvorrichtung, die einen Sensorchip
und einen Schaltungschip aufweist, die auf einer gemeinsamen Befestigungsplatte
befestigt sind. Bei diesem Verfahren wird ein Pufferelement aus
Gummi in einem Bereich angeordnet, der einen Abschnitt umgibt, der
mit einem Verkapselungsmaterial verkapselt ist. Das Pufferelement
wird durch einen Rohchip verformt, um eine Nut zu füllen,
die zwischen einem Sensorchip und einer Befestigungsplatte gebildet
wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass eine Formmasse, die
bei einem Spritzgießprozess zugeführt wird, über
die Nut in einen Sensorchipbereich entweicht.
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Bei
dem herkömmlichen Fertigungsverfahren tritt jedoch das
folgende Problem auf. Für das Pufferelement und einen Abschnitt
zur Installierung des Pufferelements ist eine sehr exakte Maßhaltigkeit
erforderlich, da das Pufferelement eine sehr geringe Größe
aufweist. Dies erschwert es, die eine erforderliche Qualität
aufweisenden Sensorvorrichtungen mit einer hohen Ausbeute zu fertigen
und eine hohe Produktivität zu erzielen.
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Es
ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Sensorvorrichtung und ein Verfahren zur Fertigung solch einer Sensorvorrichtung
bereitzustellen, bei welchem die eine erforderliche Qualität
aufweisende Sensorvorrichtung effizient gefertigt werden kann.
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Die
Sensorvorrichtung der vorliegenden Erfindung misst eine Menge von
einem Verbrennungsmotor zugeführter Ansaugluft über
Temperaturänderungen in einem Messabschnitt in Übereinstimmung mit
der Menge von Ansaugluft. Die Sensorvorrichtung weist eine Befestigungsplatte,
einen Sensorchip und einen Schaltungschip, die beide auf der Befestigungsplatte
befestigt sind, Leitungselemente, welche den Sensorchip und den
Schaltungschip elektrisch miteinander verbinden, und ein erstes
Verkapselungsmaterial, welches den auf der Befestigungsplatte befestigten
Schaltungschip verkapselt.
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Der
Sensorchip, der einen Messabschnitt und Anschlüsse für
eine elektrische Verbindung des Sensorchips mit dem Schaltungschip
aufweist, ist auf einem vertieften Abschnitt befestigt, der auf
der Befestigungsplatte gebildet ist. Der Sensorchip ist über ein
Klebemittel, wie beispielsweise einen Klebefilm, mit dem vertieften
Abschnitt verbunden, derart, dass ein Spalt zwischen einem Außenumfang
des Sensorchips und einer Innenwand des vertieften Abschnitts gebildet
wird. Der Schaltungschip ist getrennt vom Sensorchip auf einem anderen
vertieften Abschnitt befestigt, der auf der gleichen Befestigungsplatte
gebildet ist. Der Schaltungschip und der Sensorchip sind über
die Leitungselemente elektrisch miteinander verbunden.
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Der
Schaltungschip ist mit einem ersten Verkapselungsmaterial geringer
Viskosität verkapselt. Um zu verhindern, dass das erste
Verkapselungsmaterial in Richtung des Sensorchips fließt,
ist eine Sperre bzw. ein Wall (bank) zwischen dem Sensorchip und
dem Schaltungschip gebildet. Öffnungen des Spalts, der
zwischen dem Außenumfang des Sensorchips und der Innenwand
des vertieften Abschnitts gebildet ist, werden durch die Sperre
geschlossen. Da die Sperre gebildet ist, ist es nicht erforderlich,
ein Pufferelement zu verwenden, um zu verhindern, dass das erste
Verkapselungsmaterial in Richtung des Sensorchips fließt,
so wie es bei der herkömmlichen Verrichtung der Fall ist.
Auf diese Weise kann die Sensorvorrichtung effizient mit hoher Ausbeute
gefertigt werden.
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Vorzugsweise
ist die Sperre höher als der Schaltungschip ausgebildet,
so dass sicher verhindert wird, dass das erste Verkapselungsmaterial
in Richtung des Sensorchips fließt. Ein Zwischenraum zwischen
dem Sensorchip und der Sperre kann durch ein zweites Verkapselungsmaterial
verkapselt sein, dass eine höher Viskosität als
das erste Verkapselungsmaterial aufweist, wobei die Höhe
des zweiten Verkapselungsmaterials über der der Sperre liegt,
um zu gewährleisten, dass das erste Verkapselungsmaterial
nicht in Richtung des Sensorchips fließt. Die Sperre kann
durch ein Element getrennt von der Befestigungsplatte, wie beispielsweise
ein Wärmeabstrahlungselement, das mit einer Rückfläche
der Befestigungsplatte verbunden ist, gebildet sein. Der Sensorchip
kann über einen Klebefilm mit der Befestigungsplatte verbunden
sein, und Seitenabschnitte des Klebefilms können derart
gebogen sein, dass sie die Sperre bilden. Alternativ kann der Sensorchip
auf einem Reed-Rahmen befestigt sein und können Seitenabschnitte
des Reed-Rahmens gebogen sein, um die Sperre zu bilden.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird das erste Verkapselungsmaterial angeordnet,
um den Schaltungschip zu bedecken, ohne dass ein Pufferelement verwendet
wird, um zu verhindern, dass das erste Verkapselungsmaterial in
Richtung des Sensorchips fließt. Folglich kann die Sensorvorrichtung
effizient mit hoher Ausbeute gefertigt werden.
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Weitere
Aufgaben und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus
der nachfolgenden Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung gemacht wurde, näher ersichtlich sein. In der
Zeichnung zeigt/zeigen:
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1A eine
Draufsicht eines Thermoluftmengensensors gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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1B eine
Querschnittsansicht einer im Thermoluftmengensensor verwendeten
Befestigungsplatte entlang der Linie IB-IB in der 1A;
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1C eine
Querschnittsansicht des in der 1A gezeigten
Thermoluftmengensensors;
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2A eine
Draufsicht einer Befestigungsposition eines Sensorchips auf einer
Befestigungsplatte;
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2B eine
Querschnittsansicht des auf der Befestigungsplatte befestigten Sensorchips
entlang der Linie IIB-IIB in der 2A;
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3A eine
Draufsicht eines ersten Verkapselungsmaterials, das einen Schaltungschip
bedeckt, und eines zweiten Verkapselungsmaterials, das einen Zwischenraum
zwischen einer Sperre und dem Sensorchip bedeckt;
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3B eine
Querschnittsansicht der Sensorvorrichtung entlang der Linie IIIB-IIIB
in der 3A;
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3C eine
vergrößerte Querschnittsansicht des ersten Verkapselungsmaterials
und des zweiten Verkapselungsmaterials aus der 3B;
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3D eine
Teilquerschnittsansicht eines Zwischenraums zwischen einer Sperre
und dem Sensorchip, der mit dem zweiten Verkapselungsmaterial zu
bedecken ist;
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4A eine
Draufsicht eines in der Sensorvorrichtung der 1A verwendeten
Sensorchips;
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4B eine
Querschnittsansicht des Sensorchips entlang der Linie IVB-IVB in
der 4A;
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5 ein
Ablaufdiagramm eines Prozesses zur Fertigung der Sensorvorrichtung;
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6 eine
Querschnittsansicht einer Sensorvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7A und 7B Draufsichten
eines Teils einer Sensorvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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8A und 8B Teilquerschnittsansichten
einer Sensorvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Nachstehend
wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die 1A bis 5 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung wird auf eine Sensorvorrichtung zum Messen
einer Menge von einem Verbrennungsmotor zugeführter Luft
angewandt. Zunächst wird ein Gesamtaufbau der Sensorvorrichtung 10 unter
Bezugnahme auf die 1 beschrieben.
Die rechte Seite in der 1 wird als
Vorderseite und die linke Seite in der 1 als
Rückseite bezeichnet, wie in 1A zu sehen.
Das Gleiche gilt für die anderen Figuren.
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Die
Sensorvorrichtung 10 weist eine Befestigungsplatte 40,
einen Sensorchip 20 und einen Schaltungschip 30 auf.
Der Sensorchip 20 und der Schaltungschip 30 sind
auf der Befestigungsplatte 40 befestigt und über
Leitungselemente 60, die aus Bonddrähten gebildet
sind, elektrisch miteinander verbunden. Der Sensorchip 20 ist
auf einem Substrat 20a (siehe 4A) gebildet
und weist einen Messabschnitt 21 und Anschlüsse
(Kontaktstellen) 22 auf, die elektrisch mit dem Messabschnitt 21 verbunden sind.
Der Schaltungschip 30 weist Anschlüsse (Kontaktstellen) 31 auf,
die über Leitungselemente (Bonddrähte) 60 elektrisch
mit den Anschlüssen 22 des Sensorchips 20 verbunden
sind.
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Die
Befestigungsplatte 40 weist einen ersten Befestigungsabschnitt 41 zur
Befestigung des Sensorchips 20 und einen zweiten Befestigungsabschnitt 44 zur
Befestigung des Schaltungschips 30 auf. Der Sensorchip 20 ist
im vertieften Abschnitt 42 befestigt, der auf dem ersten
Befestigungsabschnitt 41 gebildet ist, derart, dass ein
enger Spalt 43 zwischen einem Außenumfang des
Sensorchips 20 und einer Innenwand des vertieften Abschnitts 42 gebildet
wird. Der Schaltungschip 30 ist auf einem anderen vertieften Abschnitt 46 befestigt,
der auf dem zweiten Befestigungsabschnitt 44 gebildet ist.
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Der
vertiefte Abschnitt 46 auf dem zweiten Befestigungsabschnitt 44 weist
eine Bodenoberfläche 44a auf. Eine Umfangswand 45 mit
einer oberen Oberfläche 45a und einer Innenoberfläche 45b (siehe 1B)
ist um die Bodenoberfläche 44a herum gebildet,
wobei sie sich von der Bodenoberfläche 44a aus
erhebt. Ein Ausschneideabschnitt 45c ist an einer Grenze
zwischen dem ersten Befestigungsabschnitt 41 und dem zweiten
Befestigungsabschnitt 44 in der Umfangswand 45 gebildet.
Ein hinteres Ende des Sensorchips 20, das auf dem ersten
Befestigungsabschnitt 41 befestigt ist, erstreckt sich über den
Ausschneideabschnitt 45c zum zweiten Befestigungsabschnitt 44.
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Der
Sensorchip 20 ist, wie in 1C gezeigt, über
ein Klebemittel 70 mit einer Bodenoberfläche des
vertieften Abschnitts 42 und der Bodenoberfläche 44a des
vertieften Abschnitts 46 verbunden. Eine hintere Hälfte
des Sensorchips 20 ist über das Klebemittel 70 mit
der Befestigungsplatte 40 verbunden, und der Abschnitt
der hinteren Spitze, der sich in den zweiten Befestigungsabschnitt 44 erstreckt,
ist über das Klebemittel 70 mit der Bodenoberfläche 44a verbunden.
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Der
Spalt 43, der zwischen der Innenwand des vertieften Abschnitts 42 und
dem Außenumfang des Sensorchips 20 gebildet ist,
steht, wie in 2A gezeigt, in Verbindung mit
dem vertieften Abschnitt 46 im zweiten Befestigungsabschnitt 44.
Vom zweiten Befestigungsabschnitt 44 aus zum ersten Befestigungsabschnitt 41 gesehen,
auf welchem der Sensorchip 20 befestigt ist, sind, wie
in 2B gezeigt, Öffnungen 43a zwischen
den Innenwänden des vertieften Abschnitts 42 und
den Seitenwänden 20b des Sensorchips 20 in
Richtung des zweiten Befestigungsabschnitts 44 offen.
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Eine
Sperre 50 mit einer langen Seite 51 und einem
Paar von kurzen Seiten 52 ist, wie in 2A gezeigt,
gebildet, um die Öffnungen 43a des Spalts 43 gegen
den zweiten Befestigungsabschnitt 44 zu schließen.
Die Sperre 50 ist das Merkmal, welches die vorliegende
Erfindung am deutlichsten kennzeichnet. Die Sperre 50 verhindert,
dass ein erstes Verkapselungsmaterial 90 geringer Viskosität,
welches den Schaltungschip 30 verkapselt, über
die Öffnungen 43a in den Spalt 43 fließt
(wird nachstehend noch näher unter Bezugnahme auf die 3A bis 3D beschrieben).
D. h., die Sperre 50 schließt die Öffnungen 43a.
Eine Höhe der Sperre 50 ist im Wesentlichen (größer
oder) gleich einer Höhe des Sensorchips 20 (gut
in der 1C zu sehen). Die Sperre 50 muss
derart gebildet sein, dass sie wenigstens die Öffnungen 43a zwischen
den Seitenwänden 20b des Sensorchips 20 und
den Innenwänden des vertieften Abschnitts 42 schließt.
Auf diese Weise wird verhindert, dass das zweite Verkapselungsmaterial 90 geringer
Viskosität in den Spalt 43 fließt.
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Die
lange Seite 51 der Sperre 50 ist entlang einer
Grenze zwischen dem Sensorchip 20 und dem Schaltungschip 30 angeordnet,
wie gut in der 3B zu sehen. Die kurzen Seiten 52,
die im rechten Winkel von der langen Seite gebogen sind, grenzen
an die Innenwand 45b der Umfangswand 45, um so
die Öffnungen 43a gegen den vertieften Abschnitt 46 zu schließen,
wo das erste Verkapselungsmaterial 90 angeordnet ist. Die
Sperre 50 ist aus dem gleichen Material wie der zweite
Befestigungsabschnitt 44 einteilig mit dem zweiten Befestigungsabschnitt 44 ausgebildet.
Die Form der Sperre 50 kann eine von der der vorliegenden
Ausführungsform verschiedene Form aufweisen. Die lange
Seite 51 der Bank 50 kann sich beispielsweise
derart erstrecken, dass sie die Innenwände 45b der
Umfangswand erreicht, so dass die kurzen Seiten 52 nicht
vorgesehen werden.
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Eine
obere Öffnung eines kleinen Zwischenraums 47 zwischen
der Sperre 50 und einem hinteren Ende des Sensorchips 20 ist,
wie in den 3C und 3D gezeigt,
mit einem zweiten Verkapselungsmaterial 80 hoher Viskosität
geschlossen. Das zweite Verkapselungsmaterial 80 bedeckt
ebenso einen Bereich, in welchem die Anschlüsse 22 gebildet
sind, die über die Leitungselemente 60 mit den
Kontaktstellen 31 des Schaltungschips 20 verbunden
sind. Das zweite Verkapselungsmaterial 80 hoher Viskosität
ist derart angeordnet, dass es eine Höhe aufweist, die über
der der Sperre 50 liegt, so dass verhindert wird, dass
das erste Verkapselungsmaterial 90 geringer Viskosität über
die Sperre 50 in den Zwischenraum 47 eintritt.
Das zweite Verkapselungsmaterial 80 wird angeordnet, bevor
der Schaltungschip 30 mit dem ersten Verkapselungsmaterial 90 verkapselt wird.
Das zweite Verkapselungsmaterial 80 ist derart angeordnet,
dass es nicht an das Klebemittel 70 grenzt, welches den
Sensorchip 20 mit dem ersten Befestigungsabschnitt 41 verbindet.
Wenn das zweite Verkapselungsmaterial 80 an das Klebemittel 70 grenzt,
besteht die Wahrscheinlichkeit, dass gegenseitige Belastungen auftreten,
bedingt durch die unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizienten beider
Materialien, was zu einem Abblättern beider Materialien
oder einer Erzeugung von Rissen in beiden Materialien führen
kann. Dadurch, dass beide Materialien 70, 80 derart
angeordnet werden, dass sie nicht aneinander grenzen, wird diese
Möglichkeit vermieden.
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Die
Befestigungsplatte 40 ist aus einem nicht leitfähigen
Material, wie beispielsweise Polyphenylen-Sulfid (PPS) oder Polybutylenteraphthalat
(PBT), aufgebaut. Das erste Verkapselungsmaterial 90 und das
zweite Verkapselungsmaterial 80 sind aus einem Epoxidharzmaterial
aufgebaut, um eine Maßhaltigkeit, eine Beständigkeit
gegenüber von Wasser und chemischen Substanzen und eine
elektrische Isolierung zu gewährleisten. Die Viskosität
des Epoxidharzes wird anhand eines Anteils einer Menge eines reaktiven
Lösungsmittels abgestimmt, das mit dem Epoxidharz gemischt
ist. Es ist ferner möglich, ein wärmehärtendes
nicht leitfähiges Harz, das sich vom Epoxidharz unterscheidet,
oder Silikongel zu verwendet. Als das Klebemittel 70 kann
ein Klebefilm, wie beispielsweise ein nicht leitfähiger
Epoxidharzfilm, verwendet werden.
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Nachstehend
wird ein Aufbau des Sensorchips 20 unter Bezugnahme auf
die 4A und 4B beschrieben.
Der Sensorchip 20 ist auf einem Halbleitersubstrat 20a gebildet.
Ein Messabschnitt 21 ist an einem längsseitigen
Endabschnitt des Substrats 20a gebildet, wobei die Anschlüsse (Kontaktstellen) 22,
welche den Messabschnitt 21 elektrisch verbinden, an einem
anderen längsseitigen Endabschnitt des Substrats 20a gebildet
sind. Eine Kavität 27 ist von einer Rückfläche
des Substrats 20a gebildet, wobei sie eine dünne
Membran 23 an der Stirnfläche des Substrats bildet.
Als das Halbleitersubstrat 20a wird ein Siliziumsubstrat
verwendet. Die Kavität 27 wird gebildet, indem
das Siliziumsubstrat geätzt wird.
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Auf
der dünnen Membran 23 sind Heizvorrichtungen 21a und 21b gebildet.
Die Heizvorrichtung 21a ist stromaufwärts des
Ansaugluftstroms (durch einen Pfeil F1 in der 4A gezeigt)
angeordnet, und die Heizvorrichtung 21b ist stromabwärts
des Ansaugluftstroms angeordnet. Der Messabschnitt 21 ist
aus der dünnen Membran 23 und dem Paar von Heizvorrichtungen 21a, 21b aufgebaut.
Temperaturmesswiderstände 24 zur Erfassung der
Umgebungstemperatur sind auf beiden Seiten der Heizvorrichtung 21a, 21b gebildet.
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Eine
Wärmekapazität der Membran ist verglichen mit
dem Substrat 20a sehr gering, da die Membran 23 dünn
ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die Membran 23 vom
Substrat 20a nahezu thermisch isoliert ist. Die Heizvorrichtungen 21a, 21b sind
sehr Temperaturempfindlich, da beide Heizvorrichtungen 21a, 21b auf
der dünnen Membran 23 gebildet sind. Bei dieser
Ausführungsform ist eine Halbleiterschicht auf einer Isolierschicht,
wie beispielsweise einer Siliziumoxid- oder einer Siliziumnitridschicht, die
auf dem Siliziumsubstrat gebildet ist, gebildet. Die Heizvorrichtungen 21a, 21b,
die Temperaturmesswiderstände 24 und die Leitungsschichten 25, 26,
welche die Heizvorrichtungen 21a, 21b und die
Temperaturmesswiderstände mit den Anschlüssen 22 verbinden,
werden gebildet, indem die auf der Isolierschicht gebildete Halbleiterschicht
geätzt wird. Die auf der Isolierschicht gebildete Halbleiterschicht
wird im Allgemeinen als SOI-(„Silizium auf einem Isolator”)-Schicht
bezeichnet.
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Die
Halbleiterschicht (SOI-Schicht) ist mit einer Isolierschicht, wie
beispielsweise einer BPSG-(Borphosphorsilikatglas)-Schicht, bedeckt. Die
Isolierschicht ist ferner mit einer Siliziumnitridschicht bedeckt,
um so eine Oberfläche des Sensorchips 20 zu schützen.
Die Anschlüsse (Kontaktstellen) 22 sind über
Kontaktlöcher, die durch die Siliziumnitridschicht gebildet
sind, elektrisch mit dem Messabschnitt 21 und den Temperaturmesswiderständen 24 verbunden.
Der Sensorchip 20 und der Schaltungschip 30 sind über
die Leitungselemente (Bonddrähte) 60 elektrisch
miteinander verbunden.
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Die
Sensorvorrichtung 10 arbeitet wie folgt. Die Heizvorrichtungen 21a, 21b werden
von einer Steuerschaltung (nicht gezeigt) im Schaltungschip 30 gesteuert.
Elektrischer Strom wird von der Steuerschaltung über die
Anschlüsse 22 und die Leitungsschichten 26 in
die Heizvorrichtungen 21a, 21b gespeist, so dass
die Temperatur der Heizvorrichtungen 21a, 21b um
beispielsweise 200°C über die von den Temperaturmesswiderständen 24 erfasste
Umgebungstemperatur steigt. Obgleich die Heizvorrichtungen 21a, 21b durch
die in der Richtung F1 (siehe 4A) fließende
Ansaugluft gekühlt werden, wird ihre Temperatur bei einem
konstanten Pegel gehalten, indem eine Menge von Strom, die ihnen
zugeführt wird, abgestimmt wird. D. h., die Menge von in die
Heizvorrichtungen 21a, 21b gespeisten Stroms ändert
sich in Übereinstimmung mit der Menge der Ansaugluft. Folglich
wird die Menge der Ansaugluft durch die Menge von Strom beschrieben,
die in die Heizvorrichtungen 21a, 21b gespeist
wird. Da die Heizvorrichtung 21a bezüglich der
Richtung des Ansaugluftstroms F1 stromaufwärts der anderen
Heizvorrichtung 21b angeordnet ist, wird die Heizvorrichtung 21a mehr
als die andere Heizvorrichtung 21b gekühlt. Um
die Temperatur von beiden Heizvorrichtungen 21a, 21b auf
dem gleichen Pegel zu halten, muss in die Heizvorrichtung 21b mehr Strom
gespeist werden. Die Luftstromrichtung wird ebenso auf der Grundlage
in beide Heizvorrichtungen 21a, 21b gespeisten
Strommenge erfasst.
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Nachstehend
wird ein Verfahren zur Fertigung der Sensorvorrichtung 10 unter
Bezugnahme auf die 5 beschrieben. In Schritt S1
werden der Sensorchip 20, der Schaltungschip 30,
die Befestigungsplatte 40, das erste Verkapselungsmaterial 90 und
das zweite Verkapselungsmaterial 80 vorbereitet. In Schritt
S2 wird das Klebemittel 70 auf der Bodenoberfläche
des vertieften Abschnitts 42 des ersten Befestigungsabschnitts 41 und
auf der Bodenoberfläche 44a des vertieften Abschnitts 46 des
zweiten Befestigungsabschnitts 44 angeordnet. Bei dieser
Ausführungsform wird ein Klebefilm als das Klebemittel 70 verwendet.
Der Klebefilm wird mit einer Klemmvorrichtung, die für
gewöhnlich zum Anordnen von ICs auf einem Substrat verwendet
wird, an den erforderlichen Positionen angeordnet.
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In
Schritt S3 werden der Sensorchip 20 und der Schaltungschip 30 an
den vorbestimmten Positionen angeordnet (siehe 1A).
In Schritt S4 werden sowohl der Sensorchip 20 als auch
der Schaltungschip 30 herunter gedrückt und erwärmt,
um das Klebemittel 70 zu härten und so beide Chips 20, 30 mit
der Befestigungsplatte 40 zu verbinden. Der Sensorchip 20 und
der Schaltungschip 30 werden herunter gedrückt,
indem eine Pressvorrichtung mit einem Presselement, in dem eine
Heizvorrichtung installiert ist, verwendet wird. Das Presselement
weist eine ebene Pressoberfläche auf, an welcher das Klebemittel
nicht leicht haftet. Bei dieser bestimmten Ausführungsform
ist das Presselement aus einem metallischen, einem Harz- oder einem
Keramikmaterial aufgebaut und ist die Pressoberfläche des
Presselements mit Teflon® beschichtet.
Alternativ kann ein aus Teflon® aufgebautes
Presselement verwendet werden.
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In
Schritt S5 werden die Anschlüsse (Kontaktstellen) 22 des
Sensorchips 20 und die Anschlüsse (Kontaktstellen) 31 des
Schaltungschips 30 durch ein Drahtbonden elektrisch miteinander
verbunden, um so die Leiter 60 zu bilden. Es ist ferner
möglich, die Schaltung auf dem Substrat zu bilden und den Sensorchip 20 durch
Ultraschallschweißen direkt mit der Schaltung zu verbinden.
In Schritt S6 wird das zweite Verkapselungsmaterial 80 hoher
Viskosität an der in den 3A bis 3C gezeigten
Position angeordnet. Das zweite Verkapselungsmaterial 80 verkapselt
einen Bereich, in wel chem die Anschlüsse 22 des
Sensorchips 20 mit den Leitungselementen 60 verbunden
sind, und den Zwischenraum 47, der zwischen der Sperre 50 und
dem hinteren Ende des Sensorchips 20 gebildet ist. Das
zweite Verkapselungsmaterial 80 ist derart angeordnet,
dass es nicht an das Klebemittel 70 grenzt, welches den
Sensorchip 20 mit der Befestigungsplatte 40 verbindet.
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In
Schritt S7 wird das erste Verkapselungsmaterial 90 geringer
Viskosität in den vertieften Abschnitt 46 der
Befestigungsplatte 40 gegeben, um den Schaltungschip 30 zu
verkapseln. Das erste Verkapselungsmaterial 90 breitet
sich über einen gesamten Bereich des vertieften Abschnitts 46 aus.
Es tritt jedoch nicht in die Öffnung 43a des Spalts 43 ein, da
der Fluss des ersten Verkapselungsmaterials 90 durch die
Sperre 50 blockiert wird. Da die obere Oberfläche
des zweiten Verkapselungsmaterials 80 höher als
die obere Oberfläche der Sperre 50 ist, fließt
das erste Verkapselungsmaterial 90 geringer Viskosität
nicht über die obere Oberfläche der Sperre 50 zum
Sensorchip 20.
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Bei
dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich, das Pufferelement
anzuordnen, bevor der Schaltungschip 30 verkapselt wird,
so wie es bei der herkömmlichen Sensorvorrichtung der Fall
ist. Folglich kann die Sensorvorrichtung 10 effizient gefertigt werden,
so dass die Ausbeute bei der Fertigung erhöht werden kann.
Die Höhe der Sperre 50 kann geringer als die Höhe
des Sensorchips 20 sein. Da die Öffnung 43a des
Spalts 43 und der Zwischenraum 47 in diesem Fall
auch durch das zweite Verkapselungsmaterial 80 verkapselt
werden, wird verhindert, dass das erste Verkapselungsmaterial 90 in
Richtung des Sensorchips 20 fließt. Es ist ferner
möglich, die Sperre 50 höher als den
Schaltungschip 30 auszubilden. In diesem Fall wird verhindert,
dass das erste Verkapselungsmaterial 90 geringer Viskosität über
die Sperre 50 in Richtung des Sensorchips 20 fließt,
und zwar selbst dann, wenn das zweite Verkapselungsmaterial 80 angeordnet
wird, nachdem das erste Verkapselungsmaterial 90 in den
vertieften Abschnitt 46 gegeben wurde.
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Nachstehend
wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform
dient ein Vorsprungsabschnitt 101 eines Wärmeabstrahlungselements 100 als
die Sperre 50. Die anderen Strukturen und Funktionen entsprechen denjenigen
der vorstehend beschrie benen ersten Ausführungsform. Das
Wärmeabstrahlungselement 100 mit dem Vorsprungsabschnitt 101 ist
derart mit der Rückfläche des Befestigungselements 40 verbunden,
dass sich der Vorsprungsabschnitt 101 in den vertieften
Abschnitt 46 zwischen dem Sensorchip 20 und dem
Schaltungschip 30 erstreckt. Der Vorsprungsabschnitt 101 arbeitet
auf die gleiche Weise wie die Sperre 50 der ersten Ausführungsform. Folglich
ist es nicht erforderlich, das Pufferelement zu verwenden, bevor
der Schaltungschip 30 verkapselt wird, so wie es bei der
herkömmlichen Vorrichtung der Fall ist. Folglich kann die
Sensorvorrichtung effizient gefertigt werden, so dass die Ausbeute
bei der Fertigung erhöht werden kann.
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Nachstehend
wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die 7A und 7B beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Teil des Klebefilms 70,
welcher den Sensorchip 20 mit der Befestigungsplatte 40 verbindet,
als die Sperre 50 verwendet. Die anderen Strukturen und
Funktionen entsprechen denjenigen der vorstehend beschriebenen ersten
Ausführungsform.
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Der
Klebefilm 70 ist, wie in 7A gezeigt, derart
aufgebaut, dass er Biegeabschnitte 72, 73 über
seinen Bereich hinaus aufweist, der erforderlich ist, um den Sensorchip 20 mit
dem vertieften Abschnitt 42 der Befestigungsplatte 40 zu
verbinden. Die Biegeabschnitte 72, 73 erstrecken
sich zur Bodenoberfläche 44a des vertieften Abschnitts 46 und werden
entlang einer Biegelinie 71 gebogen, um sie aufrecht zu
stellen. Die Biegeabschnitte 72, 73, die aufrecht
gebogen und miteinander verbunden sind, dienen, wie in 7B gezeigt,
als die Sperre 50, die verhindert, dass das erste Verkapselungsmaterial 90 in
Richtung des Sensorchips 20 fließt. Ein Epoxidharzfilm,
der bei einer atmosphärischen Temperatur weich ist und
dann, wenn er erwärmt wird, härtet, wird als der
Klebefilm verwendet. Der Epoxidharzfilm wird gebogen, wenn er halb
gehärtet ist, bevor er vollständig ausgehärtet
ist. Die dritte Ausführungsform bringt die gleichen Vorteile
wie die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen hervor.
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Nachstehend
wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die 8A und 8B beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform sind der Sensorchip 20 und
der Schaltungschip 30 an einem Reed-Rahmen 200 befestigt,
der auf der Befestigungsplatte 40 befestigt ist. Ein Biegeabschnitt 201 entsprechend dem
Biegeabschnitt 73 der dritten Ausführungsform
und andere Biegeabschnitte entsprechend den Biegeabschnitten 72 der
dritten Ausführungsform sind im Reed-Rahmen 200 gebildet.
Eine Schnittlinie D und ein Graben G sind derart gebildet, dass
der Biegeabschnitt 201, wie durch einen Pfeil E gezeigt,
aufwärts gebogen wird, um so die Sperre 50 zu
bilden. Andere Schnittlinien und Gräben sind ähnlich
gebildet, so dass die anderen Biegeabschnitte auf die gleiche Weise
wie bei der dritten Ausführungsform gebogen werden. Die
anderen Strukturen und Funktionen entsprechen denjenigen der vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen.
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Der
Reed-Rahmen 200 wird von der Befestigungsplatte 40 hinausgeführt
und elektrisch mit Anschlüssen (nicht gezeigt) verbunden,
die wiederum mit einer elektronischen On-Board-Steuereinheit verbunden
werden. Als der Reed-Rahmen 200 kann ein in einer elektronischen
Vorrichtung verwendeter herkömmlicher Reed-Rahmen aus Kupfer
oder einer 42-Legierung verwendet werden. Die vierte Ausführungsform
bringt die gleichen Vorteile wie die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
hervor.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auf
verschiedene Weise modifiziert werden. So erstrecken sich die in
der 2A gezeigten kurzen Seiten 52 der Sperre 50 nicht zwangsläufig
entlang des vertieften Abschnitts 42. Die lange Seite 51 kann
derart verlängert werden, dass die kurzen Seiten 52 an
Positionen getrennt von den herausgeschnittenen Abschnitten 45c an
die Umfangswand 45 grenzen, um so die Öffnungen 43a zu
schließen. Die Sperre 50 kann getrennt von der Befestigungsplatte 40 gebildet
und mit der Befestigungsplatte 40 verbunden werden. In
diesem Fall kann die Sperre 50 größer
als eine Größe ausgebildet werden, die erforderlich
ist, um die Öffnungen 43a zu schließen,
so dass keine hohe Positioniergenauigkeit erforderlich ist, um die
Sperre 50 auf der Befestigungsplatte 40 zu befestigen.
Die vorliegende Erfindung kann auf vom Thermoluftmengensensor verschiedene
Sensorvorrichtungen angewandt werden, bei denen der Schaltungschip
verkapselt werden muss, wie beispielsweise auf einen Drucksensor, einen
Temperatursensor, einen Luftfeuchtigkeitssensor, einen Sonnenlichtsensor
oder einen Infrarotsensor.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung vorstehend in Verbindung mit ihren bevorzugten
Ausführungsformen offenbart wurde, wird Fachleuten ersichtlich
sein, dass sie auf verschiedene Weise modifiziert werden kann, ohne
ihren Schutzumfang zu verlassen, so wie in den beigefügten
Ansprüchen dargelegt ist.
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Vorstehend
wurden eine Sensorvorrichtung und ein Verfahren zur Fertigung der
Sensorvorrichtung offenbart.
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Eine
Sensorvorrichtung 10 wird zur Erfassung einer Menge von
Ansaugluft verwendet, die einem Verbrennungsmotor zugeführt
wird. Die Sensorvorrichtung ist aus einer Befestigungsplatte 40,
einem Sensorchip 20 und einem Schaltungschip 30 aufgebaut.
Beide Chips sind auf der Befestigungsplatte befestigt und über
ein Klebemittel 70 mit der Befestigungsplatte verbunden.
Der Schaltungschip 30 ist mit einem Verkapselungsmaterial 90 geringer Viskosität
verkapselt. Um zu verhindern, dass das Verkapselungsmaterial 90 in
Richtung des Sensorchips 20 fließt, ist eine Sperre 50 zwischen
dem Schaltungschip 20 und dem Sensorchip 30 gebildet. Die
Sperre 50 kann einteilig mit der Befestigungsplatte 40 ausgebildet
oder durch ein getrennt gebildetes Element, wie beispielsweise ein
Wärmeabstrahlungselement 100, das mit einer Rückfläche
der Befestigungsplatte 40 verbunden ist, vorgesehen sein. Da
die Sperre zwischen dem Schaltungschip und dem Sensorchip vorgesehen
ist, kann der Schaltungschip 30 auf einfache Weise verkapselt
und gleichzeitig verhindert werden, dass das Verkapselungsmaterial 90 in
Richtung des Sensorchips 20 fließt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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