JP2009162695A - Mounting structure of air flow detection chip - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板部材上への空気流量検出チップの実装構造に関する。 The present invention relates to a structure for mounting an air flow rate detection chip on a substrate member.
基板部材上への空気流量検出チップの実装構造が、例えば、特開2001−12987号公報(特許文献1)に開示されている。 A mounting structure of an air flow rate detection chip on a substrate member is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-12987 (Patent Document 1).
図9(a)は、特許文献1に開示された熱式空気流量センサ1を示す断面図である。また、図9(b)は、図9(a)における半導体センサ素子2の周り拡大して示した図である。
FIG. 9A is a cross-sectional view showing the thermal
熱式空気流量センサ1は、図9(a)に示すように、空気流量検出チップである半導体センサ素子2、半導体センサ素子2を支持する基板部材としての積層基板8a,8b,8c、および半導体センサ素子2を覆い空気流路空間Sを形成するカバー9等を含み構成されている。
As shown in FIG. 9A, the thermal
半導体センサ素子2の一方の端部には、図9(b)に示すように、下面より異方性エッチングにより形成された空洞5kとメンブレン(薄肉部)であるダイヤフラム5d、ダイヤフラム5d上に形成された発熱抵抗体3と空気温度を計測するための測温抵抗体4とを含み構成される空気流量検出部が形成されている。半導体センサ素子2は、パッド部である電極6の下面に塗布されたセンサ接着剤7によって、積層基板8a,8b,8cの窪みに接着されている。
At one end of the
図9(a)に示す熱式空気流量センサ1では、積層基板8a,8b,8cが、半導体センサ素子2を実装する基板部材としてだけでなく、半導体センサ素子2の制御回路を形成する回路基板を兼ねている。また、半導体センサ素子2を覆うカバー9は、積層基板8a上において、空気流路空間Sと回路空間Kとを仕切る仕切り壁9sを有している。回路空間Kにはゲルからなるシール材10が充填されており、積層基板8a,8b,8cの回路空間Kに属する部分がシール材10中に埋め込まれている。
半導体式の空気流量検出装置(エアフロメータ)においては、図9に示した熱式空気流量センサ1のように、その空気流量検出チップにメンブレンからなる構造が形成されている。このため、メンブレンの周りの強度は非常に弱く、外部からの応力に対して脆い構造といえる。また、該応力によって、図9(b)に示すメンブレンの周りの発熱抵抗体3や測温抵抗体4の抵抗値変化が起き、センサ特性が変化するため、高精度が求められるセンサにとっては致命的な欠陥となる。このため、空気流量検出チップは、応力が掛かりにくい実装構造とすることが重要である。
In the semiconductor type air flow rate detection device (air flow meter), a structure made of a membrane is formed on the air flow rate detection chip, like the thermal air
上記課題に対して熱式空気流量センサ1では、図9(b)に示すように、半導体センサ素子2の空気流量検出部とは逆のもう一方の端部にある電極6の下面にのみ液状のセンサ接着剤7を塗布することによって、半導体センサ素子2を片持ち保持して固定し、半導体センサ素子2の空気流量検出部に応力が掛からないようにしている。しかしながら、図9(b)に示す半導体センサ素子2の実装構造では、塗布時においてメンブレンの下部へセンサ接着剤7が流れ込んだり半導体センサ素子2の表面にセンサ接着剤7が這い上がったりしないようにするため、センサ接着剤7の塗布量や硬化温度等を厳密に管理する必要がある。このため、センサ接着剤7の管理が複雑となり、製造コストが増大する。また、製造後においても、経時変化により上記センサ接着剤7のメンブレンの下部への流れ込や半導体センサ素子2の表面への這い上がりが発生する可能性もある。
With respect to the above-described problem, the thermal
そこで本発明は、基板部材上への空気流量検出チップの実装構造であって、空気流量検出チップの空気流量検出部に応力が掛かり難く、高精度の空気流量検出が可能で高い信頼性を確保できると共に、製造管理が容易で製造コストを低減できる空気流量検出チップの実装構造を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention is a structure for mounting an air flow rate detection chip on a substrate member, and it is difficult for stress to be applied to the air flow rate detection part of the air flow rate detection chip, and highly accurate air flow rate detection is possible and high reliability is ensured. Another object of the present invention is to provide an air flow rate detection chip mounting structure that can be manufactured easily and can be manufactured at low cost.
請求項1に記載の発明は、基板部材上への空気流量検出チップの実装構造であって、前記空気流量検出チップが、半導体チップの主面側における一方の端部に空気流量検出部が形成され、もう一方の端部にワイヤボンディングのためのパッド部が形成されてなる空気流量検出チップであり、前記空気流量検出チップと前記基板部材の間に、前記空気流量検出チップより大きな面積で、前記空気流量検出部を除いた前記パッド部の下方の領域に部分的に接着層が形成されてなるシート状部材を介在させ、前記空気流量検出チップが、前記シート状部材の上に載せられて、前記シート状部材の接着層で前記基板部材に接合されてなることを特徴としている。
The invention according to
上記空気流量検出チップの実装構造においては、基板部材上への空気流量検出チップの接合を、シート状部材に部分的に形成された接着層で行っている。該シート状部材の接着層は、空気流量検出チップの空気流量検出部を除いたパッド部の下方の領域に部分的に形成されている。従って、該シート状部材を介して基板部材上へ接合された空気流量検出チップは、半導体チップのパッド部のある方の端部を固定した片持ち梁構造となっている。このため、上記実装構造は、従来の接着剤を用いた片持ち梁構造と同様で、基本的に空気流量検出部に外部からの応力が掛かり難い構造となっている。 In the mounting structure of the air flow rate detection chip, the air flow rate detection chip is joined to the substrate member with an adhesive layer partially formed on the sheet-like member. The adhesive layer of the sheet-like member is partially formed in a region below the pad portion excluding the air flow rate detection portion of the air flow rate detection chip. Therefore, the air flow rate detection chip bonded onto the substrate member via the sheet-like member has a cantilever structure in which one end of the pad portion of the semiconductor chip is fixed. For this reason, the mounting structure is similar to a conventional cantilever structure using an adhesive, and basically has a structure in which external air stress is not easily applied to the air flow rate detection unit.
一方、上記空気流量検出チップの実装構造においては、前記シート状部材が空気流量検出チップより大きな面積を有しており、空気流量検出チップが該シート状部材の上に載せられて、前記接着層により基板部材上へ接合されている。従って、上記実装構造は、従来の接着剤を用いた片持ち梁構造と異なり、空気流量検出チップの空気流量検出部の下方にも接合に寄与しないシート状部材の一部分が介在している。このため、上記実装構造は、従来の接着剤を用いた片持ち梁構造に較べて、固定されていない空気流量検出部のある方の端部の振動に対する振れを抑制することができ、これによっても空気流量検出部に掛かる外部からの応力を抑制することができる。従って、上記実装構造では、従来の接着剤を用いた片持ち梁構造に較べて、高精度の空気流量検出が可能であると共に、より高い信頼性を確保することができる。 On the other hand, in the mounting structure of the air flow rate detection chip, the sheet-like member has a larger area than the air flow rate detection chip, and the air flow rate detection chip is placed on the sheet-like member, and the adhesive layer Is bonded onto the substrate member. Therefore, unlike the conventional cantilever structure using an adhesive, the mounting structure includes a part of the sheet-like member that does not contribute to the bonding also below the air flow rate detection portion of the air flow rate detection chip. For this reason, the mounting structure described above can suppress the vibration with respect to the vibration of one end of the air flow rate detection unit that is not fixed, as compared with a conventional cantilever structure using an adhesive. Also, the external stress applied to the air flow rate detection unit can be suppressed. Therefore, in the mounting structure described above, the air flow rate can be detected with higher accuracy and higher reliability can be ensured as compared with the cantilever structure using the conventional adhesive.
また、上記空気流量検出チップの実装構造では、前記接着層を予めシート状部材に正確にパターン形成しておくことができるため、従来の液状の接着剤を用いる場合のように塗布量や硬化温度等を厳密に管理する必要がない。このため、上記実装構造は、従来の液状の接着剤を用いる実装構造に較べて、製造管理が容易であり、製造コストを低減することができる。 In the mounting structure of the air flow rate detection chip, the adhesive layer can be accurately patterned in advance on the sheet-like member, so that the application amount and curing temperature are the same as in the case of using a conventional liquid adhesive. There is no need to strictly manage etc. For this reason, the mounting structure described above is easier to manage and can reduce the manufacturing cost compared to a conventional mounting structure using a liquid adhesive.
以上のようにして、上記空気流量検出チップの実装構造は、基板部材上への空気流量検出チップの実装構造であって、空気流量検出チップの空気流量検出部に応力が掛かり難く、高精度の空気流量検出が可能で高い信頼性を確保できると共に、製造管理が容易で製造コストを低減できる空気流量検出チップの実装構造とすることができる。 As described above, the mounting structure of the air flow rate detection chip is a mounting structure of the air flow rate detection chip on the board member, and the air flow rate detection part of the air flow rate detection chip is hardly subjected to stress, and is highly accurate. The air flow rate can be detected and high reliability can be ensured, and the mounting structure of the air flow rate detection chip that can easily manufacture and reduce the manufacturing cost can be obtained.
上記実装構造における前記シート状部材は、例えば請求項2に記載のように、ベースフィルムに前記接着層が形成されてなるテープ状のシート状部材とすることが好ましい。
The sheet-like member in the mounting structure is preferably a tape-like sheet-like member in which the adhesive layer is formed on a base film as described in
これによれば、接着層のパターン形成を正確かつ容易に行うことができる。また、該接着層を薄く形成して、該接着層がある部分とない部分でシート状部材の厚さをほぼ均一にすることができる。このため、該シート状部材が間に介在させた場合に、該シート状部材と基板部材や空気流量検出チップの隙間を極力低減できると共に、基板部材と空気流量検出チップの平行性の確保も容易になる。 According to this, the pattern formation of the adhesive layer can be performed accurately and easily. In addition, the thickness of the sheet-like member can be made substantially uniform between the portion with and without the adhesive layer by forming the adhesive layer thin. For this reason, when the sheet-like member is interposed, the gap between the sheet-like member and the substrate member or the air flow rate detection chip can be reduced as much as possible, and the parallelism between the substrate member and the air flow rate detection chip can be easily ensured. become.
この場合、前記接着層は、例えば請求項3に記載のように、紫外線剥離型接着剤からなることが好ましい。 In this case, it is preferable that the adhesive layer is made of an ultraviolet peelable adhesive, for example, as described in claim 3.
紫外線剥離型接着剤は、紫外線照射により接着力を失う機能を有している。従って、紫外線剥離型接着剤を用いれば、簡単なマスキングを行うことで、紫外線が照射された箇所の接着力をなくし、紫外線が照射されていない箇所を上記接着層としてパターン形成することが可能である。尚、この場合には、上記ベースフィルムの全面に紫外線剥離型接着剤からなる層を形成し、紫外線が照射されていない箇所を上記接着層とする。このため、シート状部材の厚さを、全面積に亘って均一にすることができる。 The ultraviolet peelable adhesive has a function of losing the adhesive force when irradiated with ultraviolet rays. Therefore, by using a UV-peelable adhesive, it is possible to remove the adhesive strength of the portion irradiated with ultraviolet rays by simple masking and pattern the portion not irradiated with ultraviolet rays as the adhesive layer. is there. In this case, a layer made of an ultraviolet peeling adhesive is formed on the entire surface of the base film, and a portion not irradiated with ultraviolet rays is defined as the adhesive layer. For this reason, the thickness of a sheet-like member can be made uniform over the whole area.
一方、ベースフィルムを用いずに、請求項4に記載のように、前記シート状部材の全体が、紫外線剥離型接着剤からなり、前記接着層が、前記紫外線剥離型接着剤の紫外線照射されていない部分であり、前記接着層を除いた前記シート状部材の残りの部分が、前記紫外線剥離型接着剤の紫外線照射された部分であるように構成してもよい。これによれば、上記シート状部材の厚さを全面積に亘って均一にした状態で、厚い接着層を確保することができる。 On the other hand, without using a base film, as described in claim 4, the entire sheet-like member is made of an ultraviolet peelable adhesive, and the adhesive layer is irradiated with ultraviolet rays of the ultraviolet peelable adhesive. The remaining portion of the sheet-like member excluding the adhesive layer may be a portion irradiated with ultraviolet rays of the ultraviolet peelable adhesive. According to this, a thick adhesive layer can be secured in a state where the thickness of the sheet-like member is uniform over the entire area.
尚、この場合には、請求項5に記載のように、前記シート状部材の紫外線剥離型接着剤に、同一サイズのビーズが含有されてなることが好ましい。これによれば、上記したシート状部材の全面積に亘る均一厚さの確保が容易となる。 In this case, as described in claim 5, it is preferable that beads of the same size are contained in the ultraviolet peelable adhesive of the sheet-like member. According to this, ensuring of uniform thickness over the whole area of an above-described sheet-like member becomes easy.
上記した空気流量検出チップの実装構造は、請求項6に記載のように、前記空気流量検出チップが、前記半導体チップの裏面側に溝が形成され、該溝により主面側にメンブレンが形成され、該メンブレンの周りに前記空気流量検出部が配置されてなる空気流量検出チップである場合に好適である。 In the mounting structure of the air flow rate detection chip described above, the air flow rate detection chip has a groove formed on the back surface side of the semiconductor chip, and a membrane is formed on the main surface side by the groove. This is suitable for an air flow rate detection chip in which the air flow rate detection unit is arranged around the membrane.
半導体チップの裏面側に溝が形成され、該溝により主面側にメンブレンが形成され、該メンブレンの周りに空気流量検出部が配置されてなる空気流量検出チップは、高い感度を有する反面、メンブレンの周りの強度が非常に弱く、外部からの応力に対して脆い構造となっている。また、該応力によって、メンブレンの周りに配置される空気流量検出部の発熱抵抗体や測温抵抗体の抵抗値変化等による特性変化が起き易い構造でもある。このようなメンブレン構造を有する半導体チップであっても、上記した実装構造によれば、空気流量検出チップの空気流量検出部に掛かる応力を極力低減することができるため、高感度で高い信頼性の空気流量検出装置を構成することができる。 An air flow rate detection chip in which a groove is formed on the back surface side of the semiconductor chip, a membrane is formed on the main surface side by the groove, and an air flow rate detection unit is arranged around the membrane has high sensitivity. The strength around is very weak, and the structure is brittle against external stress. Further, due to the stress, a characteristic change is likely to occur due to a change in the resistance value of the heating resistor or the resistance temperature detector of the air flow rate detector disposed around the membrane. Even with a semiconductor chip having such a membrane structure, according to the mounting structure described above, the stress applied to the air flow rate detection part of the air flow rate detection chip can be reduced as much as possible. An air flow rate detection device can be configured.
同じ理由で、上記した空気流量検出チップの実装構造は、請求項7に記載のように、前記空気流量検出チップが、前記半導体チップの主面側から溝が形成され、該溝により主面側にメンブレンが形成され、該メンブレンの周りに前記空気流量検出部が配置されてなる空気流量検出チップである場合にも適している。 For the same reason, the mounting structure of the air flow rate detection chip described above is such that the air flow rate detection chip is formed with a groove from the main surface side of the semiconductor chip, and the groove is formed on the main surface side. It is also suitable for an air flow rate detection chip in which a membrane is formed on the membrane and the air flow rate detection unit is arranged around the membrane.
空気流量検出装置において、高精度に空気流量を計測するためには、空気流量検出チップ上で乱流が発生する構造であってはならない。従って、請求項8に記載のように、上記空気流量検出チップの実装構造においては、前記空気流量検出チップの主面側の表面と、該空気流量検出チップを取り囲む前記基板部材の表面とが、同じ高さに設定されてなることが好ましい。 In order to measure the air flow rate with high accuracy in the air flow rate detection device, the air flow rate detection device must not have a structure that generates turbulent flow on the air flow rate detection chip. Therefore, as described in claim 8, in the mounting structure of the air flow rate detection chip, the surface on the main surface side of the air flow rate detection chip and the surface of the substrate member surrounding the air flow rate detection chip are: It is preferable that they are set to the same height.
前述したように、上記実装構造では、基板部材と空気流量検出チップの平行性の確保が容易である。また、上記実装構造においては、空気流量検出チップの上から加圧してシート状部材を押しつぶすことにより、シート状部材を容易に変形させることができる。従って、上記実装構造では、空気流量検出チップの表面と該空気流量検出チップを取り囲む基板部材の表面を容易に同じ高さで平坦にすることができ、空気流量検出チップ上で乱流が発生し難い、高精度な空気流量検出装置を構成することができる。 As described above, in the mounting structure, it is easy to ensure the parallelism between the board member and the air flow rate detection chip. Further, in the above mounting structure, the sheet-like member can be easily deformed by applying pressure from above the air flow rate detection chip and crushing the sheet-like member. Therefore, in the above mounting structure, the surface of the air flow rate detection chip and the surface of the substrate member surrounding the air flow rate detection chip can be easily flattened at the same height, and turbulence is generated on the air flow rate detection chip. It is difficult to form a highly accurate air flow rate detection device.
また、上記した空気流量検出チップの実装構造は、請求項9に記載のように、前記空気流量検出チップを覆うカバーが、前記空気流量検出チップ上または前記基板部材上において、前記空気流量検出部が属する空気流路空間と前記パッド部に接続する回路基板が配置されてなる回路空間とを仕切る仕切り壁を有してなり、前記回路空間にシール材が充填されて、前記回路基板が該シール材中に埋め込まれてなる場合に好適である。 Further, according to the mounting structure of the air flow rate detection chip described above, as described in claim 9, a cover that covers the air flow rate detection chip is provided on the air flow rate detection chip or the substrate member. A partition wall that divides the air flow path space to which the circuit board is connected and the circuit space in which the circuit board connected to the pad portion is disposed, the circuit space is filled with a sealing material, and the circuit board is sealed with the seal. It is suitable when it is embedded in a material.
通常、上記回路空間のシール材にはゲルが用いられ、空気流量検出チップの制御回路等が形成された回路基板を保護する役割を果たす。上記ゲルからなるシール材は、上記カバーの仕切り壁によって空気流路空間と隔てられているにもかかわらず、該仕切り壁と空気流量検出チップや基板部材との隙間から滲み出して、空気流量検出部が属する空気流路空間に流れ込む場合がある。このようにゲルからなるシール材が空気流路空間に流れ込んだ場合であっても、前述したように上記実装構造では空気流量検出部の下方にもシート状部材が介在しているため、空気流量検出部の下方へのゲルの回り込みを防止することができる。従って、この場合にも、高精度の空気流量検出が可能で、信頼性の高い実装構造とすることができる。 Usually, gel is used as the sealing material for the circuit space, and serves to protect the circuit board on which the control circuit for the air flow rate detection chip and the like are formed. The sealing material made of the gel exudes from the gap between the partition wall and the air flow rate detection chip or the substrate member even though it is separated from the air flow path space by the partition wall of the cover to detect the air flow rate. The air may flow into the air flow path space to which the part belongs. Even when the sealing material made of gel flows into the air flow path space in this way, as described above, in the mounting structure, the sheet-like member is also interposed below the air flow rate detection unit. The wraparound of the gel below the detection unit can be prevented. Therefore, also in this case, it is possible to detect the air flow rate with high accuracy and to provide a highly reliable mounting structure.
以上のようにして、上記空気流量検出チップの実装構造は、基板部材上への空気流量検出チップの実装構造であって、空気流量検出チップの空気流量検出部に応力が掛かり難く、高精度の空気流量検出が可能で高い信頼性を確保できると共に、製造管理が容易で製造コストを低減できる空気流量検出チップの実装構造とすることができる。 As described above, the mounting structure of the air flow rate detection chip is a mounting structure of the air flow rate detection chip on the board member, and the air flow rate detection part of the air flow rate detection chip is hardly subjected to stress, and is highly accurate. The air flow rate can be detected and high reliability can be ensured, and the mounting structure of the air flow rate detection chip that can easily manufacture and reduce the manufacturing cost can be obtained.
従って、上記した空気流量検出チップの実装構造は、請求項10に記載のように、高精度・高信頼性であると共に安価であることが要求される、車載用の空気流量検出装置に用いられて好適である。
Therefore, as described in
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る空気流量検出チップの実装構造の一例で、空気流量測定装置(エアフロメータ)100の要部を示す模式的な断面図である。 FIG. 1 is an example of a mounting structure of an air flow rate detection chip according to the present invention, and is a schematic cross-sectional view showing a main part of an air flow rate measuring device (air flow meter) 100.
図1の空気流量測定装置100では、リードフレーム80aがモールドされた基板部材80上へ、空気流量検出チップ20が実装されている。空気流量検出チップ20には、半導体チップ20aの主面側における一方の端部に空気流量検出部20bが形成され、もう一方の端部にワイヤボンディングのためのパッド部20cが形成されている。
In the air flow
より詳細に説明すると、図1の空気流量測定装置100に搭載されている空気流量検出チップ20は、半導体チップ20aの裏面側に溝20dが形成され、該溝20dにより主面側にメンブレン20eが形成され、該メンブレン20eの周りに空気流量検出部20bが配置されている。上記空気流量検出チップ20は、高い感度を有する反面、メンブレン20eの周りの強度が非常に弱く、外部からの応力に対して脆い構造となっている。また、該応力によって、メンブレン20eの周りに配置される空気流量検出部20bの発熱抵抗体や測温抵抗体の抵抗値変化等による特性変動が起き易い構造でもある。このようなメンブレン構造を有する半導体チップ20aの弱点をカバーするため、図1の空気流量測定装置100では、以下に示す実装構造が用いられている。
More specifically, the air flow
すなわち、図1の空気流量測定装置100では、空気流量検出チップ20と基板部材80の間に、空気流量検出チップ20より大きな面積で、空気流量検出部20bを除いたパッド部20cの下方の領域に部分的に接着層70aが形成されたシート状部材70を介在させている。
That is, in the air flow
より詳細に説明すると、図1のシート状部材70は、ベースフィルム70cの両面に接着層70aが形成されてなるテープ状のシート状部材である。接着層70aは、紫外線照射により接着力を失う機能を有した、紫外線剥離型接着剤からなっている。該紫外線剥離型接着剤がベースフィルムの全面に形成されたシート状部材としては、例えば、半導体ウエハ処理において使用されるダイシング・ダイボンドフィルム等がある。該紫外線剥離型接着剤を用いることで、後述するように、ベースフィルム70cの全面に紫外線剥離型接着剤からなる層を形成し、簡単なマスキングにより紫外線が照射された箇所の接着力をなくし、紫外線が照射されていない箇所を上記接着層70aとしてパターン形成することが可能である。尚、図1のシート状部材70における符号70bで示した部分が、紫外線照射により接着力を失った非接着層である。
If it demonstrates in detail, the sheet-
空気流量検出チップ20は、上記シート状部材70の上に載せられて、該シート状部材70の接着層70aで基板部材80に接合されている。図1に示す空気流量検出チップ20の実装構造においては、基板部材80上への空気流量検出チップ20の接合を、シート状部材70に部分的に形成された接着層70aで行っている。該シート状部材70の接着層70aは、空気流量検出チップ20の空気流量検出部20bを除いたパッド部20cの下方の領域に部分的に形成されている。従って、該シート状部材70を介して基板部材80上へ接合された空気流量検出チップ20は、半導体チップ20aのパッド部20cのある方の端部を固定した片持ち梁構造となっている。このため、上記実装構造は、図9(b)に示した従来の接着剤7を用いた片持ち梁構造と同様で、基本的に空気流量検出部20bに外部からの応力が掛かり難い構造となっている。
The air flow
一方、図1に示す空気流量検出チップ20の実装構造においては、シート状部材70が空気流量検出チップ20より大きな面積を有しており、空気流量検出チップ20が該シート状部材70の上に載せられて、接着層70aにより基板部材80上へ接合されている。従って、上記実装構造は、図9(b)に示した従来の接着剤7を用いた片持ち梁構造と異なり、空気流量検出チップ20の空気流量検出部20bの下方にも接合に寄与しないシート状部材の一部分が介在している。このため、上記実装構造は、図9(b)に示した従来の接着剤7を用いた片持ち梁構造に較べて、固定されていない空気流量検出部20bのある方の端部の振動に対する振れを抑制することができ、これによっても空気流量検出部20bに掛かる外部からの応力を抑制することができる。従って、上記実装構造では、図9(b)に示した従来の接着剤7を用いた片持ち梁構造に較べて、高精度の空気流量検出が可能であると共に、より高い信頼性を確保することができる。
On the other hand, in the mounting structure of the air flow
また、図1に示す空気流量検出チップ20の実装構造では、接着層70aを予めシート状部材70に正確にパターン形成しておくことができるため、図9(b)に示した従来の液状の接着剤7を用いる場合のように塗布量や硬化温度等を厳密に管理する必要がない。このため、上記実装構造は、図9(b)に示した従来の液状の接着剤7を用いる実装構造に較べて、製造管理が容易であり、製造コストを低減することができる。
Further, in the mounting structure of the air flow
特に、図1のベースフィルム70cに接着層70aが形成されてなるテープ状のシート状部材70の場合には、接着層70aのパターン形成を正確かつ容易に行うことができる。また、該接着層70aを薄く形成して、該接着層70aがある部分とない部分でシート状部材70の厚さをほぼ均一にすることができる。このため、該シート状部材70を間に介在させた場合に、該シート状部材70と基板部材80や空気流量検出チップ20の隙間を極力低減できると共に、基板部材80と空気流量検出チップ20の平行性の確保も容易になる。また、接着層70aとして紫外線剥離型接着剤を用いる場合には、後述するように、ベースフィルム70cの全面に紫外線剥離型接着剤からなる層を形成し、紫外線が照射されていない箇所を上記接着層70aとする。このため、シート状部材70の厚さを、全面積に亘って均一にすることができる。尚、図1に示すシート状部材70では、ベースフィルム70cの両面に紫外線剥離型接着剤からなる接着層70aが形成されているが、これに限らず、例えば該接着層70aが片面だけに形成され、もう一方の面は通常の接着剤からなる層が全面に形成されてなるシート状部材であってもよい。
In particular, in the case of the tape-like sheet-
また、図9(a)の構造を参照しながら説明すると、図1に示す空気流量検出チップ20の実装構造は、空気流量検出チップ20を覆う図9(a)のカバー9が、空気流量検出チップ20上または基板部材80上において、空気流量検出部20bが属する図9(a)の空気流路空間Sとパッド部20cに接続する回路基板30が配置されてなる図9(a)の回路空間Kとを仕切る仕切り壁9sを有してなり、該回路空間Kにシール材10が充填されて、回路基板30が該シール材10中に埋め込まれてなる場合に好適である。
9A, the mounting structure of the air flow
通常、上記回路空間Kのシール材10にはゲルが用いられ、空気流量検出チップ20の制御回路等が形成された回路基板30や電気的接続部分(ボンディングワイヤ、パッド等)を保護する役割を果たす。上記ゲルからなるシール材10は、上記カバー9の仕切り壁9sによって空気流路空間Sと隔てられているにもかかわらず、該仕切り壁9sと空気流量検出チップ20や基板部材80との隙間から滲み出して、空気流量検出部20bが属する空気流路空間Sに流れ込む場合がある。このようにゲルからなるシール材10が空気流路空間Sに流れ込んだ場合であっても、前述したように上記実装構造では空気流量検出部20bの下方にもシート状部材70が介在して空気流量検出チップ20の全面に亘って敷き詰められているため、空気流量検出部20bの下方へのゲルの回り込みを防止することができる。従って、この場合にも、高精度の空気流量検出が可能で、信頼性の高い実装構造とすることができる。
Usually, gel is used for the sealing
以上のようにして、図1の実装構造は、基板部材80上への空気流量検出チップ20の実装構造であって、空気流量検出チップ20の空気流量検出部20bに応力が掛かり難く、高精度の空気流量検出が可能で高い信頼性を確保できると共に、製造管理が容易で製造コストを低減できる空気流量検出チップの実装構造となっている。
As described above, the mounting structure of FIG. 1 is a mounting structure of the air flow
図2(a),(b)は、別の実装構造の一例で、それぞれ、空気流量測定装置101,102の要部を示す模式的な断面図である。尚、以下に例示する空気流量検出チップの実装構造が適用された各空気流量測定装置において、図1の空気流量測定装置100と同様の部分については、同じ符号を付した。
FIGS. 2A and 2B are examples of different mounting structures, and are schematic cross-sectional views showing the main parts of the air flow
図2(a)の空気流量測定装置101に用いられている空気流量検出チップ20の実装構造では、シート状部材71に、図1のようなベースフィルム70cが用いられていない。シート状部材71の全体が、紫外線剥離型接着剤からなり、接着層71aが、紫外線剥離型接着剤の紫外線照射されていない部分であり、接着層71aを除いたシート状部材71の残りの部分(非接着層)71bが、紫外線剥離型接着剤の紫外線照射された部分となっている。図2(a)のシート状部材71は、該シート状部材71の厚さを全面積に亘って均一にした状態で、厚い接着層71aを確保することができる。
In the mounting structure of the air flow
図2(b)の空気流量測定装置102に用いられている空気流量検出チップ20の実装構造では、図2(a)のシート状部材71と同様の全体が紫外線剥離型接着剤からなるシート状部材72に、同一サイズのビーズ72cが含有されている。そして、紫外線照射されていない接着層72aと紫外線照射された非接着層72bの全体に亘ってビーズ72cが分散配置されている。図2(b)のシート状部材72では、図2(a)のシート状部材71に較べて、全面積に亘る均一厚さの確保が容易となる。
In the mounting structure of the air flow
図3は、別の例で、空気流量測定装置103の要部を示す模式的な断面図である。尚、以下に示す実装構造の例示では、簡単化のため図2(a)のシート状部材71を用いた実装構造を基本として説明するが、図1のシート状部材70や図2(b)のシート状部材72についても、同様に適用することができる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a main part of the air flow
図3の空気流量測定装置103では、図2(a)の空気流量測定装置101と同じ、シート状部材71が用いられている。一方、実装されている空気流量検出チップ21は、図2(a)の空気流量検出チップ20と異なり、表面マイクロマシニングにより半導体チップ21aの主面側から溝21dが形成され、該溝21dにより主面側にメンブレン21eが形成されている。そして、該メンブレン21eの周りに、空気流量検出部21bが配置されている。
3 uses the same sheet-
図3の空気流量検出チップ21にも、メンブレン21eが形成されており、該メンブレン21eの周りに、空気流量検出部21bが配置されている。従って、図3の空気流量検出チップ21も、前述した空気流量検出チップ20と同様で、高い感度を有している。一方、図3の空気流量検出チップ21におけるメンブレン構造は、図1の空気流量検出チップ20におけるメンブレン構造と異なり、メンブレン21eの下方に半導体チップ21aの厚い層が残されており、応力が集中し難い構造となっている。このため、図3の空気流量検出チップ21は、図1の空気流量検出チップ20と較べて、ハンドリングが容易で、組み付け工程での取り扱いが簡単である。しかしながら、図3の空気流量検出チップ21についても、メンブレン21eが形成されているため、依然としてメンブレン21eの周りの強度が弱く、外部からの応力に対して弱い構造に違いなく、該応力によって特性変化が起き易い構造でもある。従って、図3の空気流量検出チップ21に対しても、上記した実装構造によれば、空気流量検出チップ21の空気流量検出部21bに掛かる応力を極力低減することができ、高感度で高い信頼性の空気流量検出装置103を構成することができる。
A
図4は、空気流量検出チップ20の好ましい実装例を示す図で、図4(a)は、空気流量測定装置104の要部を示す模式的な断面図である。また、図4(b)は、図4(a)の実装方法を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a preferred mounting example of the air flow
空気流量検出装置において、高精度に空気流量を計測するためには、空気流量検出チップ上で乱流が発生する構造であってはならない。従って、図4(a)の空気流量測定装置104において一点鎖線Aで示したように、空気流量検出チップ20の主面側の表面Saと、該空気流量検出チップ20を取り囲む基板部材80の表面Sbとが、同じ高さに設定されてなることが好ましい。
In order to measure the air flow rate with high accuracy in the air flow rate detection device, the air flow rate detection device must not have a structure that generates turbulent flow on the air flow rate detection chip. Therefore, as indicated by a one-dot chain line A in the air flow
前述したように、上記実装構造では、基板部材80と空気流量検出チップ20の平行性の確保が容易である。また、上記実装構造においては、図4(b)に示すように、空気流量検出チップ20の上から加圧してシート状部材71を押しつぶすことにより、シート状部材71を容易に変形させることができる。これによって、図4(a)の実装構造のように、空気流量検出チップ20の表面Saと該空気流量検出チップ20を取り囲む基板部材80の表面Sbを容易に同じ高さで平坦にすることができ、空気流量検出チップ20上で乱流が発生し難い、高精度な空気流量検出装置104を構成することができる。
As described above, in the mounting structure, it is easy to ensure the parallelism between the
次に、上記実装構造の形成方法について説明する。 Next, a method for forming the mounting structure will be described.
図5(a)〜(d)は、上記実装構造の形成方法の一例で、図4(a)の空気流量測定装置101における実装構造の形成工程別の断面図である。
FIGS. 5A to 5D are examples of the method for forming the mounting structure, and are cross-sectional views for each process of forming the mounting structure in the air
最初に、図5(a)に示すように、全体が紫外線剥離型接着剤からなる接着層73aでできたシート状部材73を、基板部材80の所定位置に貼り合わせる。次に、図5(b)に示すように、マスクM1でシート状部材73の所定部分をマスクして、シート状部材73に選択的に紫外線を照射する。これにより、図5(c)に示すように、図5(a)のシート状部材73が、紫外線照射されず接着力を有したままの接着層71aと紫外線が照射され接着力が失われた非接着層71bとからなるシート状部材71に変わる。ここに、予め準備した空気流量検出チップ20を貼り合わせる。以上で、図5(d)に示すように、空気流量測定装置101における空気流量検出チップ20の実装構造が完成する。
First, as shown in FIG. 5A, a sheet-
図6(a)〜(e)は、図4(a)の空気流量測定装置101における実装構造の別の形成方法を示した工程別の断面図である。
FIGS. 6A to 6E are cross-sectional views for each process showing another method for forming a mounting structure in the air flow
最初に、図6(a)に示すように、空気流量検出チップ20の各構造が形成された半導体ウエハ40を準備し、該半導体ウエハ40の裏面側に、全体が紫外線剥離型接着剤からなる接着層74aでできたシート状部材74を貼り合わせる。次に、図6(b)に示すように、マスクM2でシート状部材74の所定部分をマスクして、シート状部材74に選択的に紫外線を照射する。これにより、図6(c)に示すように、図6(a)のシート状部材74が、紫外線照射されず接着力を有したままの接着層71aと紫外線が照射され接着力が失われた非接着層71bとからなるシート状部材71に変わる。次に、図中に破線Bで示した所定の位置で半導体ウエハ40をシート状部材71と共に切断し、個々の空気流量検出チップ20を切り出す。次に、図6(d)に示すように、裏面側にシート状部材71が貼り合わされた空気流量検出チップ20を、基板部材80に貼り合わせる。以上で、図6(e)に示すように、空気流量測定装置101における空気流量検出チップ20の実装構造が完成する。
First, as shown in FIG. 6A, a
以上の図6に示した実装構造の形成方法では、シート状部材71を半導体ウエハ40のダイシング用のテープとして共用しているため、コストダウンを図ることができる。
In the mounting structure forming method shown in FIG. 6, the sheet-
図7(a)〜(c)は、別の形成方法を示した工程別の断面図である。 FIGS. 7A to 7C are cross-sectional views for each process showing another forming method.
最初に、図7(a)に示すように、薄い半導体を透過できるX線等の照射により接着力を失う機能を有した接着層75aでできたシート状部材75を、基板部材80の所定位置に貼り合わせる。次に、予め準備した空気流量検出チップ20を貼り合わせる。次に、図7(b)に示すように、マスク無しで全面にX線を照射する。これにより、図7(c)に示すように、図7(a)のシート状部材75が、半導体チップ20aの厚い部分でX線照射されず接着力を有したままの接着層75aと、メンブレン20eを透過しX線が照射されて接着力が失われた非接着層75bとからなる、シート状部材76に変わる。以上で、図7(d)に示す空気流量測定装置105における空気流量検出チップ20の実装構造が完成する。
First, as shown in FIG. 7A, a sheet-
図8は、上記X線等の照射により接着力を失うシート状部材75を用いる場合の別の形成方法を示す一工程の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of one process showing another forming method in the case of using the sheet-
図7(a)〜(c)では、空気流量検出チップ20をシート状部材75に貼り合わせた後、X線を照射していた。これに対して、図8に示す形成方法では、上記X線等の照射により接着力を失うシート状部材75を用いる場合の別の形成方法を、空気流量検出チップ20をX線照射のマスクとして用い、半導体チップ20aの厚い部分でX線照射されず接着力を有したままの接着層75aと、メンブレン20eを透過しX線が照射されて接着力が失われた非接着層75bとからなる、シート状部材77を形成するようにしている。この場合には、空気流量検出チップ20の基板部材80からの高さを適宜設定することで、シート状部材77における接着層75aの占有面積を任意に設定することが可能である。
7A to 7C, after the air flow
部分的に接着層が形成されてなるシート状部材には、上記した紫外線やX線等の照射により接着力を失う材料の他に、例えば、光遅延硬化性接着剤を用いることもできる。光遅延硬化性接着剤は、紫外線照射により瞬間的に硬化が起こるのではなく、遅延をもって硬化する接着剤である。この接着剤を使用する場合は、接着部分に対して紫外線照射を行った後、空気流量検出チップを実装し、一定時間保持することにより実装を行う。光遅延硬化性接着剤を使うことの利点は、完全に硬化が起こるまでの間に空気流量検出チップの高さ、平坦性、平面性が調整できる点にある。 For the sheet-like member in which the adhesive layer is partially formed, for example, a light delayed curable adhesive can be used in addition to the above-described material that loses the adhesive strength by irradiation with ultraviolet rays or X-rays. The light delayed curable adhesive is an adhesive that does not instantaneously cure by ultraviolet irradiation but cures with a delay. In the case of using this adhesive, after the ultraviolet ray is irradiated to the bonded portion, the air flow rate detection chip is mounted and mounted by holding for a certain time. The advantage of using a light curable adhesive is that the height, flatness, and flatness of the air flow detection chip can be adjusted before complete curing occurs.
以上説明したように、上記空気流量検出チップの実装構造は、基板部材上への空気流量検出チップの実装構造であって、空気流量検出チップの空気流量検出部に応力が掛かり難く、高精度の空気流量検出が可能で高い信頼性を確保できると共に、製造管理が容易で製造コストを低減できる空気流量検出チップの実装構造とすることができる。従って、上記した空気流量検出チップの実装構造は、高精度・高信頼性であると共に安価であることが要求される、車載用の空気流量検出装置に用いられて好適である。 As described above, the mounting structure of the air flow rate detection chip is a mounting structure of the air flow rate detection chip on the board member, and the air flow rate detection part of the air flow rate detection chip is hardly subjected to stress, and is highly accurate. The air flow rate can be detected and high reliability can be ensured, and the mounting structure of the air flow rate detection chip that can easily manufacture and reduce the manufacturing cost can be obtained. Therefore, the mounting structure of the air flow rate detection chip described above is suitable for use in a vehicle-mounted air flow rate detection device that is required to be highly accurate and highly reliable and inexpensive.
1,100〜105 空気流量測定装置
2,20,21 空気流量検出チップ
20a,21a 半導体チップ
20b,21b 空気流量検出部
20c パッド部
20d,21d 溝
20e,21e メンブレン
70〜77 シート状部材
70a〜75a 接着層
70b〜72b,75b 非接着層
70c ベースフィルム
72c ビーズ
80 基板部材
1,100-105 Air flow
Claims (10)
前記空気流量検出チップが、半導体チップの主面側における一方の端部に空気流量検出部が形成され、もう一方の端部にワイヤボンディングのためのパッド部が形成されてなる空気流量検出チップであり、
前記空気流量検出チップと前記基板部材の間に、前記空気流量検出チップより大きな面積で、前記空気流量検出部を除いた前記パッド部の下方の領域に部分的に接着層が形成されてなるシート状部材を介在させ、
前記空気流量検出チップが、前記シート状部材の上に載せられて、前記シート状部材の接着層で前記基板部材に接合されてなることを特徴とする空気流量検出チップの実装構造。 A mounting structure of an air flow rate detection chip on a substrate member,
The air flow rate detection chip is an air flow rate detection chip in which an air flow rate detection part is formed at one end on the main surface side of the semiconductor chip and a pad part for wire bonding is formed at the other end. Yes,
A sheet in which an adhesive layer is partially formed in a region below the pad portion excluding the air flow rate detection unit, and having a larger area than the air flow rate detection chip between the air flow rate detection chip and the substrate member. Interposing a member,
A mounting structure of an air flow rate detection chip, wherein the air flow rate detection chip is placed on the sheet-like member and joined to the substrate member by an adhesive layer of the sheet-like member.
前記接着層が、前記紫外線剥離型接着剤の紫外線照射されていない部分であり、
前記接着層を除いた前記シート状部材の残りの部分が、前記紫外線剥離型接着剤の紫外線照射された部分であることを特徴とする請求項1に記載の空気流量検出チップの実装構造。 The entire sheet-like member is made of an ultraviolet peelable adhesive,
The adhesive layer is a portion of the ultraviolet peelable adhesive that is not irradiated with ultraviolet rays,
The air flow rate detection chip mounting structure according to claim 1, wherein the remaining portion of the sheet-like member excluding the adhesive layer is a portion irradiated with ultraviolet rays of the ultraviolet peelable adhesive.
前記半導体チップの裏面側に溝が形成され、該溝により主面側にメンブレンが形成され、該メンブレンの周りに前記空気流量検出部が配置されてなる空気流量検出チップであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の空気流量検出チップの実装構造。 The air flow rate detection chip is
A groove is formed on the back surface side of the semiconductor chip, a membrane is formed on the main surface side by the groove, and the air flow rate detection chip is formed by arranging the air flow rate detection unit around the membrane. The mounting structure of the air flow rate detection chip according to any one of claims 1 to 5.
前記半導体チップの主面側から溝が形成され、該溝により主面側にメンブレンが形成され、該メンブレンの周りに前記空気流量検出部が配置されてなる空気流量検出チップであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の空気流量検出チップの実装構造。 The air flow rate detection chip is
It is an air flow rate detection chip in which a groove is formed from the main surface side of the semiconductor chip, a membrane is formed on the main surface side by the groove, and the air flow rate detection unit is arranged around the membrane. The mounting structure of the air flow rate detection chip according to any one of claims 1 to 5.
前記空気流量検出チップ上または前記基板部材上において、前記空気流量検出部が属する空気流路空間と前記パッド部に接続する回路基板が配置されてなる回路空間とを仕切る仕切り壁を有してなり、
前記回路空間にシール材が充填されて、前記回路基板が該シール材中に埋め込まれてなることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の空気流量検出チップの実装構造。 A cover covering the air flow rate detection chip,
On the air flow rate detection chip or the substrate member, a partition wall is provided that partitions an air flow path space to which the air flow rate detection unit belongs and a circuit space in which a circuit board connected to the pad unit is arranged. ,
9. The air flow rate detection chip mounting structure according to claim 1, wherein the circuit space is filled with a sealing material, and the circuit board is embedded in the sealing material.
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