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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 2007 -
33 411 A 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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Aus der
DE 10 2005 039 353 A1 ist ferner eine Flussratenmessvorrichtung zur Messung der Flussrate von Ansaugluft, die in eine Brennkraftmaschine eines Automobils gesogen wird, bekannt. Die
DE 199 41 330 A1 beschreibt einen wärmeempfindlichen Flussratensensor. Die
DE 197 44 997 A1 lehrt eine Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, und aus der
DE 101 60 831 A1 ist ferner ein Fluidmesssensor zur Erfassung der Durchflussmenge von Ansaugluft eines Verbrennungsmotors bekannt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensorvorrichtung und ein Verfahren zu deren Fertigung bereitzustellen, wobei die Sensorvorrichtung eine erforderliche Qualität aufweist und effizient fertigbar ist.
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Die Aufgabe wird durch eine Sensorvorrichtung nach dem Anspruch 1 und ein Verfahren zur Fertigung einer Sensorvorrichtung nach dem Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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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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Ein Zwischenraum zwischen dem Sensorchip und der Sperre ist durch ein zweites Verkapselungsmaterial verkapselt, dass vorzugsweise eine höhere Viskosität als das erste Verkapselungsmaterial aufweist, wobei die Höhe des zweiten Verkapselungsmaterials vorzugsweise über der der Sperre liegt, um zu gewährleisten, dass das erste Verkapselungsmaterial nicht in Richtung des Sensorchips fließt. Vorzugsweise ist die Sperre höher als der Schaltungschip ausgebildet, so dass sicher verhindert wird, dass das erste Verkapselungsmaterial 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:
- 1A eine Draufsicht eines Thermoluftmengensensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 1B eine Querschnittsansicht einer im Thermoluftmengensensor verwendeten Befestigungsplatte entlang der Linie IB-IB in der 1A;
- 1C eine Querschnittsansicht des in der 1A gezeigten Thermoluftmengensensors;
- 2A eine Draufsicht einer Befestigungsposition eines Sensorchips auf einer Befestigungsplatte;
- 2B eine Querschnittsansicht des auf der Befestigungsplatte befestigten Sensorchips entlang der Linie IIB-IIB in der 2A;
- 3A eine Draufsicht eines ersten Verkapselungsmaterials, das einen Schaltungschip bedeckt, und eines zweiten Verkapselungsmaterials, das einen Zwischenraum zwischen einer Sperre und dem Sensorchip bedeckt;
- 3B eine Querschnittsansicht der Sensorvorrichtung entlang der Linie IIIB-IIIB in der 3A;
- 3C eine vergrößerte Querschnittsansicht des ersten Verkapselungsmaterials und des zweiten Verkapselungsmaterials aus der 3B;
- 3D eine Teilquerschnittsansicht eines Zwischenraums zwischen einer Sperre und dem Sensorchip, der mit dem zweiten Verkapselungsmaterial zu bedecken ist;
- 4A eine Draufsicht eines in der Sensorvorrichtung der 1A verwendeten Sensorchips;
- 4B eine Querschnittsansicht des Sensorchips entlang der Linie IVB-IVB in der 4A;
- 5 ein Ablaufdiagramm eines Prozesses zur Fertigung der Sensorvorrichtung;
- 6 eine Querschnittsansicht einer Sensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 7A und 7B Draufsichten eines Teils einer Sensorvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 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 welchem 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 beschriebenen 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.
