JP2010008225A - 熱式流量センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流量検出精度と接続信頼性の低下が抑制された熱式流量センサを提供する。
【解決手段】流量検出部と電気的に接続されたパッドを有するセンサチップと、センサチップと電気的に接続される回路チップと、回路チップと電気的に接続されるリードと、回路チップを搭載する支持部材と、回路チップとセンサチップを電気的に接続する配線と、該配線における接続部を除く部位を被覆し、且つ回路チップにおけるパッド形成領域を含む表面の一部を被覆する絶縁部材と、該絶縁部材における回路チップ及びセンサチップとの対向面に形成された接着層と、を有する導電性テープと、射出成形によって形成され、支持部材とリードとを連結し、リードと回路チップとの接続部及び回路チップにおける導電性テープとの接触部位を除く部位を被覆するモールド部材と、を備え、導電性テープの接着層とモールド部材が互いに離間している。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば内燃機関の吸入空気流量の測定に用いられる熱式流量センサ及びその製造方法に関するものである。

従来、流路内にさらされる流量検出部を有するセンサチップと他の部材（例えば回路チップ）との電気的な接続部が、樹脂によって被覆された熱式流量センサが知られている。

例えば特許文献１に開示されている熱式空気流量センサ（熱式流量センサ）では、半導体基板（基板）上に発熱抵抗体と測温抵抗体（流量検出部）が形成された半導体センサ素子（センサチップ）と制御回路（回路チップ）との接続部、回路チップ、及び回路チップとリードとの接続部（以下、これらを単に接続部と示す）が、射出成形によって形成されるモールド材（モールド部材）により被覆されている。

また、金型内に溶融したモールド樹脂を注入することによってリードと一体的に形成され、液状の封止樹脂を貯留するための貯留部を有するモールド部材を備えた熱式流量センサも提案されている。この熱式流量センサでは、貯留部の底部にセンサチップの一部と回路チップが搭載されており、貯留部内を液状の封止樹脂で満たした後に、封止樹脂を熱硬化させることで接続部が被覆されている。
特許第３３２８５４７号明細書

しかしながら、特許文献１に示される構成では、回路チップとセンサチップとの接続部をモールド部材によって被覆しているので、モールド樹脂の冷却固化時に、モールド樹脂の収縮による応力が基板に作用し、基板に歪みが生じる虞がある。これにより、基板に形成された流量検出部に応力が印加され、流量検出精度が低下する虞がある。

また、上記した封止樹脂によって接続部が被覆された熱式流量センサにおいても、液状の封止樹脂に熱を印加することで熱硬化させているので、封止樹脂の熱硬化時に、封止樹脂の収縮による応力が基板に作用してしまい、これによっても、流量検出精度が低下する虞がある。さらには、上記した貯留部は、金型内に溶融したモールド樹脂を注入することで形成されているので、貯留部における金型との接触面に、金型とモールド部材（貯留部）とを離型するための離型剤が残る（付着する）ことが考えられる。このように、貯留部の表面に離型剤が付着されていると、貯留部と封止樹脂との間に離型剤が介在され、これにより、貯留部と封止樹脂との間で剥離が生じ、その剥離がリードにおける回路チップとの接続部にまで達し、接続信頼性が低下することが懸念される。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、流量検出精度と接続信頼性の低下が抑制された熱式流量センサを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、基板の一面上に、流量検出部及び該流量検出部と電気的に接続されたパッドが形成されたセンサチップと、センサチップのパッドと電気的に接続され、流量検出部の入出力を制御する回路が設けられた回路チップと、回路チップを介して、センサチップと電気的に接続される外部接続用端子としてのリードと、少なくとも回路チップを搭載する支持部材と、回路チップのパッドとセンサチップのパッドとに接続され、両パッドを電気的に接続する配線と、該配線における両パッドとの接続部位を除く部位を被覆し、且つ回路チップにおけるパッド形成領域を含む表面の一部を被覆する絶縁部材と、該絶縁部材における回路チップ及びセンサチップとの対向面に形成された接着層と、を有する導電性テープと、射出成形によって形成され、支持部材とリードとを連結し、リードと回路チップとの接続部及び回路チップにおける導電性テープとの接触部位を除く部位を被覆するモールド部材と、を備え、導電性テープの接着層とモールド部材が互いに離間されていることを特徴する。

このように本発明によれば、回路チップとセンサチップが導電性テープの配線を介して電気的に接続され、回路チップとセンサチップとの接続部が、導電性テープの絶縁部材によって被覆されている。したがって、モールド部材若しくは封止樹脂によって回路チップとセンサチップとの接続部が被覆されておらず、センサチップがモールド部材や封止樹脂と接触されていない。すなわち、センサチップに、冷却固化時におけるモールド樹脂の収縮による応力、若しくは熱硬化時における封止樹脂の収縮による応力が作用されない構成となっている。これにより、基板に形成された流量検出部に応力が印加されることが抑制され、流量検出精度の低下が抑制される。

また、リードと回路チップとの接続部がモールド部材によって被覆され、回路チップがモールド部材と絶縁部材によって被覆され、回路チップとセンサチップとの接続部が絶縁部材によって被覆されている。これにより、リードと回路チップ、及び回路チップとセンサチップとの接続信頼性が確保される。また、絶縁部材における回路チップ及びセンサチップとの対向面に形成された接着層と、モールド部材が互いに離間するように構成されているので、離型剤による接続信頼性の低下が抑制される。

以上のようにして、上記した熱式流量センサは、流量検出精度と接続信頼性の低下が抑制された熱式流量センサとなっている。

請求項１に記載の発明においては、請求項２に記載のように、センサチップは、支持部材若しくはモールド部材に搭載されており、モールド部材は、センサチップにおける被検出流体の通常時の流れ方向に対して上流側の端面に隣接配置された上流側整流部と、センサチップにおける下流側の端面に隣接配置された下流側整流部と、を有しており、上流側整流部及び下流側整流部それぞれの上面が、センサチップにおける流量検出部が形成された面と、略面一となっている構成が好ましい。

これによれば、上流側整流部（若しくは下流側整流部）の端部から流量検出部までの平坦な距離を稼ぐことで、流量検出部上での被検出流体の乱れ（乱流）を低減する（換言すれば、整流する）ことができる。これにより、流量検出精度の低下が抑制される。

請求項３に記載の発明は、基板に、流量検出部及び該流量検出部と電気的に接続されたパッドが形成されたセンサチップと、センサチップのパッドと電気的に接続され、流量検出部の入出力を制御する回路が設けられた回路チップと、回路チップを介して、センサチップと電気的に接続される外部接続用端子としてのリードと、回路チップを搭載する支持部材と、回路チップのパッドとセンサチップのパッドを電気的に接続し、センサチップを回路チップ上に固定するバンプと、射出成形によって形成され、支持部材とリードとを連結し、リードと回路チップとの接続部及び回路チップにおけるパッド形成領域を含む表面の一部を除く部位を被覆するモールド部材と、を備え、回路チップを被覆するモールド部材上にセンサチップが配置され、センサチップ、回路チップ、及びセンサチップと回路チップとの間に配置されたモールド部材によって構成される閉塞空間内に、回路チップとセンサチップとの接続部が配置されていることを特徴とする。

このように本発明によれば、回路チップとセンサチップがバンプを介して電気的に接続され、回路チップとセンサチップとの接続部が、センサチップ、回路チップ、及びモールド部材によって構成される閉塞空間内に配置されている。したがって、モールド部材若しくは封止樹脂によって回路チップとセンサチップとの接続部が被覆されておらず、センサチップが冷却固化したモールド部材上に配置され、封止樹脂と接触されていない。すなわち、センサチップに、冷却固化時におけるモールド樹脂の収縮による応力、若しくは熱硬化時における封止樹脂の収縮による応力が作用されない構成となっている。これにより、基板に形成された流量検出部に応力が印加されることが抑制され、流量検出精度の低下が抑制される。

また、リードと回路チップとの接続部、及び回路チップにおけるパッド形成領域を含む表面の一部を除く部位がモールド部材によって被覆され、回路チップとセンサチップとの接続部が閉塞空間内に配置されている。これにより、リードと回路チップ、及び回路チップとセンサチップとの接続信頼性が確保される。また、上記したように、回路チップとセンサチップとの接続部が、センサチップ、回路チップ、及びモールド部材によって構成される閉塞空間内に配置されているので、離型剤による接続信頼性の低下が抑制される。

また、回路チップのパッドとセンサチップのパッドがバンプを介して接続されているので、センサチップと回路チップが互いに重なる構成となる。したがって、センサチップと回路チップがワイヤを介して接続される構成に比べて、熱式流量センサの体格を小型化することができる。

以上のようにして、上記した熱式流量センサは、流量検出精度と接続信頼性の低下が抑制され、体格が小型化された熱式流量センサとなっている。

請求項３に記載の発明においては、請求項４に記載のように、センサチップのパッドは、基板における流量検出部が形成された面と、その裏面を貫くように形成された貫通孔に導電部材が埋め込まれてなる貫通電極であるのが好ましい。これによれば、基板における流量検出部が形成された面とその裏面が電気的に接続されているので、貫通電極における裏面側の部位と回路チップのパッドとを接続することができる。

請求項５に記載の発明の作用効果は、請求項２に記載の発明の作用効果と同様であるので、その記載を省略する。

請求項１〜５いずれかに記載の発明においては、請求項６に記載のように、基板に薄肉部が形成されており、該薄肉部の形成領域上に、流量検出部の一部が搭載されている構成が好ましい。

これによれば、請求項１及び請求項３の効果で説明したように、モールド樹脂或いは封止樹脂の収縮による応力（以下、単に収縮応力と示す）が基板に印加されないので、収縮応力によって、基板に対して強度が弱くなっている薄肉部（薄肉部の上に形成されている流量検出部）に歪みが生じない構成となっている。これにより、流量検出精度の低下が抑制される。また、薄肉部の形成領域上に形成された流量検出部と、薄肉部の形成領域を除く領域に形成された流量検出部を熱的に分離することができる。

請求項１〜６いずれかに記載の発明においては、請求項７に記載のように、支持部材とリードは、一つのリードフレームにおける不要部分が除去されて互いに電気的に独立してなるものであると、射出成形において、支持部材（回路チップ）とリードとの位置ずれを防止することができる。

請求項８に記載の発明は、基板に、流量検出部及び該流量検出部と電気的に接続されたパッドが形成されたセンサチップと、センサチップと電気的に接続され、流量検出部の入出力を制御する回路が設けられた回路チップと、を備える熱式流量センサの製造方法であって、回路チップを搭載した支持部材と、回路チップのパッドとワイヤを介して電気的に接続された外部接続用端子としてのリードを金型内に配置し、回路チップにおけるパッド形成領域を含む表面の一部を、回路チップ若しくは金型の内壁面に貼り付けた保護部材によって保護し、保護部材が金型の内壁面及び前記回路チップと接触した状態で、金型内に溶融したモールド樹脂を注入することにより、支持部材とリードとを連結し、リードと回路チップとの接続部及び回路チップにおける保護部材によって保護した接続部位を除く部位を被覆するモールド部材を形成するモールド部材形成工程と、保護部材を除去してパッド形成領域を露出させ、回路チップのパッドとセンサチップのパッドを電気的に接続する接続工程と、を有することを特徴とする。

このように本発明によれば、回路チップにおけるパッド形成領域を含む表面の一部を保護部材によって保護し、且つ保護部材が金型の内壁面及び回路チップと接触した状態で、金型内に溶融したモールド樹脂を注入する。これにより、回路チップにおけるパッド形成領域を含む表面の一部をモールド部材から露出させ、それ以外の部位をモールド部材によって被覆することができる。したがって、バリ等により、回路チップのパッドが被覆されるのを抑制することができる。

請求項９に記載の発明の作用効果は、請求項１に記載の発明の作用効果と同様であるので、その記載を省略する。

請求項１０に記載の発明の作用効果は、請求項３に記載の発明の作用効果と同様であるので、その記載を省略する。

請求項１１に記載の発明の作用効果は、請求項７に記載の発明の作用効果と同様であるので、その記載を省略する。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る熱式流量センサの概略構成を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、センサチップの概略構成を示す平面図である。なお、便宜上、図１及び図２においては、後述する流量検出部１３を省略している。

図１及び図２に示すように、熱式流量センサ１００は、要部として、被検出流体（以下、単に流体と示す）にさらされるセンサチップ１０と、該センサチップ１０と導電性テープ３０を介して電気的に接続される回路チップ５０と、該回路チップ５０とセンサチップ１０を搭載する支持部材７１と、回路チップ５０とワイヤ５４を介して電気的に接続される外部接続用端子としてのリード７０と、リード７０と支持部材７１（回路チップ５０）を電気的に独立した状態で連結し、回路チップ５０における導電性テープ３０との接続部位を除く部位を被覆するモールド部材９０と、を有している。

センサチップ１０は、図３に示すように、例えばシリコン基板１１（以下、単に基板１１と示す）からなるものである。基板１１の表面１１ａ上には、絶縁膜１２が形成されており、その絶縁膜１２上に、流量検出部１３が形成されている。図３に示すように、流量検出部１３は、発熱素子１４と感温素子１５を有しており、これら素子１４，１５は、白金（Ｐｔ）等の金属薄膜、若しくは多結晶ケイ素（Ｓｉ）や多結晶炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の半導体薄膜を真空蒸着やスパッタリングすることによって、配線１６とともに形成されている。配線１６の端部にはパッド１７が形成されており、このパッド１７が、後述する導電性テープ３０の配線３１を介して、回路チップ５０の第１パッド５２と電気的に接続されている。流量検出部１３及び配線１６の表面上には、流量検出部１３を保護するための絶縁性の保護膜（図示略）が形成されており、これにより、流量検出部１３と配線１６との接続信頼性が確保されている。なお、基板１１は、図２及び図３に示すように、表面１１ａの裏面１１ｂから異方性エッチングをすることで形成されるメンブレン１８（特許請求の範囲に記載の薄肉部に相当）を有しており、発熱素子１４が基板１１におけるメンブレン１８上に形成され、感温素子１５が基板１１におけるメンブレン１８を除く領域に形成されている。これにより、発熱素子１４と感温素子１５が熱的に分離されている。

発熱素子１４は、図３に示すように、通常時における流体の流れ方向に対して上流側に配置された発熱素子１４ａと、下流側に配置された発熱素子１４ｂとを有しており、それぞれ電流の供給量に応じて発熱する機能と、それ自身の抵抗値の変化に基づいて、自身の温度を感知する機能とを有している。したがって、上流側と下流側の各発熱素子１４ａ，１４ｂで生じる熱のうち、流体によって奪われる熱に基づき、流体の流量が検出される。また、上流側の発熱素子１４ａと下流側の発熱素子１４ｂとのそれぞれに生じる熱のうち、流体によって奪われる熱量の差に基づき、流体の流れ方向が検出される。

感温素子１５は、流体の流れ方向に対して上流側に配置された感温素子１５ａと、下流側に配置された感温素子１５ｂとを有しており、それ自身の抵抗値の変化に基づいて、自身の温度を感知する機能を有している。したがって、上流側の発熱素子１４ａと上流側の感温素子１５ａとの温度差、及び、下流側の発熱素子１４ｂと下流側の感温素子１５ｂとの温度差に基づき、各発熱素子１４ａ，１４ｂに供給される電流量が制御されるようになっている。

導電性テープ３０は、センサチップ１０と回路チップ５０とを電気的に接続し、センサチップ１０と回路チップ５０との接続部、及び回路チップ５０におけるパッド形成領域５０ａ（特許請求の範囲に記載のパッド形成領域に相当）を含み、センサチップ１０と対向する端面まで延設された領域を被覆するものである。パッド形成領域５０ａは、図１に示すように、後述する第１パッド５２を取り囲む平面略矩形状の領域である。導電性テープ３０は、配線３１と、配線３１の両端部におけるセンサチップ１０のパッド１７と回路チップ５０の第１パッド５２との接続部、及びパッド形成領域５０ａを被覆する絶縁部材３２とを有している。絶縁部材３２におけるセンサチップ１０及び回路チップ５０との対向面には、例えば湿気硬化型などの加熱処理不要な接着剤が塗布された接着層（図示略）が形成されており、この接着層によって、センサチップ１０と回路チップ５０上に導電性テープ３０が接着固定される。センサチップ１０の表面１１ａと回路チップ５０の表面５０ｂは略面一となるように、後述する支持部材７１上に固定されており、導電性テープ３０は、両チップの表面に対して、略平行となるように配置されている。

回路チップ５０は、センサチップ１０とリード７０とを電気的に中継し、半導体基板にＭＯＳトランジスタやダイオードなどの素子や配線を形成することで、流量検出部１３の入出力を制御する回路（図示略）が設けられたものである。回路チップ５０の表面５０ｂ上には、回路の配線端部と接続されるパッド５１が形成されており、パッド５１は、平面略矩形状のパッド形成領域５０ａ内に形成され、導電性テープ３０の絶縁部材３２によって被覆される第１パッド５２と、表面５０ｂにおけるパッド形成領域５０ａを除く部位に形成され、モールド部材９０によって被覆される第２パッド５３とを有している。第１パッド５２は、導電性テープ３０の配線３１を介してセンサチップ１０のパッド１７と電気的に接続されており、第２パッド５３は、ＡｌやＡｕなどからなるワイヤ５４を介してリード７０と電気的に接続されている。このように、センサチップ１０とリード７０とが、回路チップ５０を介して電気的に接続されており、センサチップ１０が外部（例えば外部ＥＣＵ）と信号を授受することができるようになっている。

リード７０は、回路チップ５０と電気的に接続され、外部と信号の授受を行うものである。本実施形態において、リード７０と支持部材７１は一つのリードフレームによって構成されており、モールド部材９０形成後、リード７０と支持部材７１とを繋ぐ不要部分を切り離すことで、リード７０と支持部材７１が互いに独立するようになっている。不要部分は、リードフレームの外周フレームに相当し、後述するモールド部材形成工程において、リード７０と支持部材７１（回路チップ５０）を一時的に連結する機能を果たす。支持部材７１は、リードフレームのアイランドに相当し、回路チップ５０を搭載するものである。本実施形態においては、センサチップ１０も支持部材７１上に搭載される構成となっている。

モールド部材９０は、リード７０と支持部材７１を連結し、リード７０と回路チップ５０との接続部及び回路チップ５０におけるパッド形成領域５０ａを含み、センサチップ１０と対向する端面まで延設された領域以外の部位を被覆するものであり、本実施形態では、流量検出部１３上における流体の乱れ（乱流）を整流する機能を果たすようになっている。モールド部材９０は、電気絶縁性を有するモールド樹脂によって形成されており、本実施形態では、図１及び図２に示すように、被覆部９１と整流部９２を有している。なお、図２に示した点線から紙面に向かって左側のモールド部材９０が被覆部９１に相当し、紙面に向かって右側が整流部９２に相当する。

被覆部９１は、リード７０と支持部材７１を連結し、且つリード７０と回路チップ５０との接続部及び回路チップ５０における回路チップ５０におけるパッド形成領域５０ａを含み、センサチップ１０と対向する端面まで延設された領域以外の部位を被覆するものである。本実施形態では、被覆部９１のうち回路チップ５０におけるセンサチップ１０との対向面を被覆する中間部９１ａにおける上面（半導体テープ３０との対向面）が、基板１１の厚さ方向において、回路チップ５０におけるセンサチップ１０との対向面の上面の上端との接触位置を上端とし、センサチップ１０側の端部を下端とする傾斜を有しており、導電性テープ３０の接着層と殆ど接触されない、すなわち、互いに離間された構成となっている。

整流部９２は、メンブレン１８と基板１１によって形成される空洞１９内に流入する流体に乱流が生じるのを防ぐ底部９３と、底部９３における基板１１の裏面１１ｂとの対向面である上面９３ａの周縁部に設けられた略コの字状の壁部９４を有している。壁部９４は、センサチップ１０に対して上流側に配置される上流側壁部９４ａ（特許請求の範囲に記載の上流側整流部に相当）と、下流側に配置される下流側壁部９４ｂ（特許請求の範囲に記載の下流側整流部に相当）と、上流側壁部９４ａと下流側壁部９４ｂを連結する連結部９４ｃとを有している。壁部９４（上流側壁部９４ａ、下流側壁部９４ｂ、及び連結部９４ｃ）の上面９５は、基板１１の表面１１ａ（絶縁膜１２）と略面一となるように設定されている。これにより、壁部９４のセンサチップ１０と対向する端部とは反対の端部から流量検出部１３までの平坦な部分の距離を稼ぎ、流量検出部１３上での乱流を低減する（換言すれば、整流する）ようになっている。また、基板１１と壁部９４には所定の隙間（クリアランス）が形成されており、これにより、流体と空洞１９とを連通させ、空洞１９内の流体の温度が、熱式流量センサ１００の周辺における流体の温度に追従して変化することができるようになっている。

次に、本実施形態に係る熱式流量センサ１００の製造方法を図４に基づいて説明する。図４は、製造方法を説明するための断面図であり、（ａ）は準備工程、（ｂ）はモールド部材形成工程、（ｃ）は接続工程を示している。

先ず、図４（ａ）に示すように、回路チップ５０と、一つのリードフレームとして構成されたリード７０と支持部材７１を用意する。そして、支持部材７１上に接着剤７２を塗布し、接着剤７２に回路チップ５０の一面を接触させることで、支持部材７１上に回路チップ５０を固定（搭載）し、回路チップ５０の第２パッド５３とリード７０とをワイヤ５４によって電気的に接続する。以上が、準備工程である。

準備工程終了後、先ず回路チップ５０におけるパッド形成領域５０ａを含み、センサチップ１０と対向する端面まで延設された領域を保護テープ１１０（特許請求の範囲に記載の保護部材に相当）によって被覆し、図４（ｂ）に示すように、リード７０と、回路チップ５０を搭載した支持部材７１を金型１２０内に配置する。本実施形態における金型１２０は、上型１２１と下型１２２を有しており、リード７０におけるワイヤ５４と接続される端部とは反対側の端部（外部と接続される端部）、及び図示しない不要部分（外周フレーム）を上型１２１と下型１２２で挟持することにより、上型１２１と下型１２２によって形成されるキャビティ１２３内に、リード７０におけるワイヤ５４との接続部位、ワイヤ５４、及び回路チップ５０を搭載した支持部材７１を配置する。そして、上型１２１の内壁面１２１ａと保護テープ１１０の一面、及び内壁面１２１ａと支持部材７１におけるセンサチップ搭載領域を接触させた状態で、キャビティ１２３内に溶融したモールド樹脂９０ａを注入し、モールド樹脂９０ａを冷却固化する。これにより、リード７０と支持部材７１を連結し、且つリード７０と回路チップ５０との接続部及び回路チップ５０におけるパッド形成領域５０ａを除く部位を被覆する被覆部９１と、流体の乱流を整流する整流部９２と、を有するモールド部材９０を形成する。以上が、モールド部材形成工程である。

モールド部材形成工程後、リードフレームにおけるリード７０と支持部材７１とを接続している不要部分（図示略）を除去することで、リード７０と支持部材７１とを電気的に独立させる。以上が、除去工程である。

除去工程終了後、先ず保護テープ１１０を除去することで、回路チップ５０のパッド形成領域５０ａを露出させる。そして、図４（ｃ）に示すように、支持部材７１におけるセンサチップ搭載領域に接着剤７２を塗布し、基板１１の表面１１ａが、壁部９４の上面９５と略面一となるように、接着剤７２と基板１１における裏面１１ｂを接触させて支持部材７１上にセンサチップ１０を固定（搭載）する。最後に、回路チップ５０の第１パッド５２とセンサチップ１０のパッド１７とを導電性テープ３０の配線３１によって電気的に接続し、回路チップ５０におけるパッド形成領域５０ａを絶縁部材３２によって被覆するように、接着層（図示略）によって導電性テープ３０をセンサチップ１０と回路チップ５０上に固定する。以上が、接続工程である。

以上の工程を経ることにより、熱式流量センサ１００が形成される。なお、上記した除去工程は、接続工程終了後に行っても良い。

次に、本実施形態に示した熱式流量センサ１００及びその製造方法の効果を説明する。上記したように、回路チップ５０とセンサチップ１０が導電性テープ３０の配線３１を介して電気的に接続され、回路チップ５０とセンサチップ１０との接続部が、導電性テープ３０の絶縁部材３２によって被覆されている。したがって、モールド部材９０若しくは封止樹脂によって回路チップ５０とセンサチップ１０との接続部が被覆されておらず、センサチップ１０がモールド部材９０や封止樹脂と接触されていない。すなわち、センサチップ１０に、冷却固化時におけるモールド樹脂９０ａの収縮による応力、若しくは熱硬化時における封止樹脂の収縮による応力が作用されない構成となっている。これにより、基板１１に形成された流量検出部１３（特に、メンブレン１８上に形成された発熱素子１４）に応力が印加されることが抑制され、ピエゾ抵抗効果による流量検出精度の低下が抑制される。

また、リード７０と回路チップ５０との接続部がモールド部材９０によって被覆され、回路チップ５０がモールド部材９０と絶縁部材３２によって被覆され、回路チップ５０とセンサチップ１０との接続部が絶縁部材３２によって被覆されている。これにより、リード７０と回路チップ５０、及び回路チップ５０とセンサチップ１０の接続信頼性が確保される。また、中間部９１ａにおける上面（半導体テープ３０との対向面）が、基板１１の厚さ方向において、回路チップ５０におけるセンサチップ１０との対向面の上面の上端との接触位置を上端とし、センサチップ１０側の端部を下端とする傾斜を有しており、導電性テープ３０の接着層と殆ど接触されない、すなわち、互いに離間された構成となっている。これにより、モールド部材９０の表面にモールド部材９０と金型１２０とを離型するための離型剤が付着されていたとしても、導電性テープ３０への離型材の影響が抑制され、接続信頼性の低下が抑制される。

以上のようにして、上記した熱式流量センサ１００は、流量検出精度と接続信頼性の低下が抑制された熱式流量センサとなっている。

また、本実施形態においては、回路チップ５０とワイヤ５４を介して電気的に接続されたリード７０と、回路チップ５０を搭載した支持部材７１とをキャビティ１２３内に配置し、パッド形成領域５０ａを保護テープ１１０によって保護し、上型１２１の内壁面１２１ａと保護テープ１１０の一面とを接触させた状態で、キャビティ１２３内に溶融したモールド樹脂９０ａを注入することにより、モールド部材９０を形成している。これにより、回路チップ５０におけるパッド形成領域５０ａを含む表面５０ｂの一部をモールド部材９０から露出させ、それ以外の部位をモールド部材９０によって被覆することができる。したがって、バリ等により、回路チップ５０の第１パッド５２が被覆されるのを抑制することができる。

なお、本実施形態においては、回路チップ５０のパッド形成領域５０ａが、保護テープ１１０によって保護される例を示した。しかしながら、パッド形成領域５０ａを保護する方法は、上記例に限定されない。例えば、図５に示すように、上型１２１の内壁面１２１ａに予め設けられた保護フィルム１１１（特許請求の範囲に記載の保護部材に相当）によって、パッド形成領域５０ａを保護するようにしてもよい。この場合、準備工程終了後、リード７０と、回路チップ５０を搭載した支持部材７１をキャビティ１２３内に配置し、リード７０における外部（例えば外部ＥＣＵ）と接続される端部と図示しない不要部分を上型１２１と下型１２２によって挟持する。そして、保護フィルム１１１とパッド形成領域５０ａ、及び保護フィルム１１１と支持部材７１におけるセンサチップ搭載領域を接触させた状態で、キャビティ１２３内に溶融したモールド樹脂９０ａを注入する。これにより、モールド部材９０を形成する。なお、図５は、製造方法の変形例を示す断面図であり、モールド部材形成工程を示している。

また、本実施形態においては、センサチップ１０が、支持部材７１上に搭載される例を示した。しかしながら、図６に示すように、センサチップ１０を、整流部９２における底部９３の上面９３ａに搭載する構成としても良い。これにより、回路チップ５０と、センサチップ１０を、熱的に分離することができる。なお、図６は、変形例を示す概略断面図である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図７〜図９に基づいて説明する。図７は、第２実施形態に係る熱式流量センサの概略構成を示す断面図であり、第１実施形態に示した図１に対応している。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。図９は、閉塞空間を説明するための断面図である。

第２実施形態に係る熱式流量センサ１００は、第１実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第１実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。

第１実施形態では、回路チップ５０の第１パッド５２とセンサチップ１０のパッド１７が、導電性テープ３０の配線３１によって接続され、その接続部が導電性テープ３０の絶縁部材３２によって被覆される例を示した。これに対し、本実施形態においては、回路チップ５０の第１パッド５２とセンサチップ１０における貫通電極２０の接触部２０ａがバンプ３３によって接続され、回路チップ５０とセンサチップ１０との接続部が、回路チップ５０、センサチップ１０、及び被覆部９１の一部である介在部９１ｂによって形成される閉塞空間９６内に配置される点を特徴とする。

本実施形態に係るセンサチップ１０のパッドは、予め基板１１に貫通孔を設け、その貫通孔内に金などの腐食性に強い導電性部材を埋め込んでなる貫通電極２０である。貫通電極２０は、基板１１の表面１１ａからその裏面１１ｂまでを貫くように形成されており、これにより、表面１１ａと裏面１１ｂが電気的に接続されるようになっている。図８に示すように、センサチップ１０と回路チップ５０は、貫通電極２０における裏面１１ｂ側の接触部２０ａと、第１パッド５２が互いに重なるように配置され、バンプ３３を介して、回路チップ５０の第１パッド５２と接続されるようになっている。このように、センサチップ１０と回路チップ５０が互いに重なる構成となるので、センサチップ１０と回路チップ５０とをワイヤを介して接続する構成に比べて、熱式流量センサ１００の体格を小型化することができる。

図９に示すように、被覆部９１における基板１１と回路チップ５０との間に介在される断面略長方形の介在部９１ｂ（図中で破線で示される被覆部９１の一部）の、パッド形成領域５０ａからの高さが、第１パッド５２、バンプ３３、及び接触部２０ａそれぞれの高さを合わせた高さと略同一となっており、介在部９１ｂの一面と基板１１の裏面１１ａが密着するようになっている。これにより、回路チップ５０のパッド形成領域５０ａ、介在部９１ｂ、及び基板１１の裏面１１ｂによって閉塞空間９６が構成され、この閉塞空間９６内に、回路チップ５０とセンサチップ１０との接続部（第１パッド５２、バンプ３３、及び貫通電極２０の接触部２０ａ）が配置される。これにより、回路チップ５０とセンサチップ１０との接続部が流体にさらされるのが抑制され、接続信頼性の低下が抑制される。なお、貫通電極２０における表面１１ａ側の配線１６との接触部位は、絶縁性の保護膜（図示略）によって保護されており、これにより、貫通電極２０と配線１６（流量検出部１３）との接続信頼性が確保されている。

また、上記したように、回路チップ５０とセンサチップ１０がバンプ３３を介して電気的に接続され、回路チップ５０とセンサチップ１０との接続部が、閉塞空間９６内に配置されている。したがって、モールド部材９０若しくは封止樹脂によって回路チップ５０とセンサチップ１０との接続部を被覆されておらず、センサチップ１０が冷却固化したモールド部材９０上に配置され、封止樹脂と接触されていない。すなわち、センサチップ１０に、冷却固化時におけるモールド樹脂９０ａの収縮による応力、若しくは熱硬化時における封止樹脂の収縮による応力が作用されない構成となっている。これにより、第１実施形態同様、基板１１に形成された流量検出部１３（特に、メンブレン１８上に形成された発熱素子１４）に応力が印加されることが抑制され、ピエゾ抵抗効果による流量検出精度の低下が抑制される。

以上のようにして、上記した熱式流量センサ１００は、流量検出精度と接続信頼性の低下が抑制され、体格が小型化された熱式流量センサとなっている。

なお、本実施形態では、センサチップ１０のパッドが貫通電極２０であり、貫通電極２０における裏面１１ｂ側の接触部２０ａと第１パッド５２とが互いに重なるように配置され、接触部２０ａと第１パッド５２がバンプ３３を介して接続される例を示した。しかしながら、図１０に示すように、基板１１の表面１１ａ上に設けられたパッド１７と第１パッド５２とが互いに重なるように配置され、パッド１７と第１パッド５２がバンプ３３を介して接続される構成としても良い。これによっても、熱式流量センサ１００の体格を小型化することができる。しかしながら、この構成の場合、整流部９２における空洞１９内に流入する流体に乱流が生じるのを防ぐ底部９３がないので、空洞１９内に乱流が発生し、メンブレン１８上に形成された発熱素子１４に温度揺らぎが生じ、流量検出精度が低下する虞がある。したがって、本実施形態で示した構成のほうが好ましい。なお、図１０は、変形例を示す概略断面図である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

第１実施形態に係る熱式流量センサの概略構成を示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 センサチップの概略構成を示す平面図である。 製造方法を説明するための断面図であり、（ａ）は準備工程、（ｂ）はモールド部材形成工程、（ｃ）は接続工程を示している。 製造方法の変形例を示す断面図であり、モールド部材形成工程を示している。 変形例を示す概略断面図である。 第２実施形態に係る熱式流量センサの概略構成を示す断面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。 閉塞空間を説明するための断面図である。 変形例を示す概略断面図である。

符号の説明

１０・・・センサチップ
１７・・・パッド
２０・・・貫通電極
３０・・・導電性テープ
３１・・・配線
３２・・・絶縁部材
３３・・・バンプ
５０・・・回路チップ
５１・・・パッド
７０・・・リード
９０・・・モールド部材
１００・・・熱式流量センサ

Claims (11)

1. 基板の一面上に、流量検出部及び該流量検出部と電気的に接続されたパッドが形成されたセンサチップと、
   前記センサチップのパッドと電気的に接続され、前記流量検出部の入出力を制御する回路が設けられた回路チップと、
   前記回路チップを介して、前記センサチップと電気的に接続される外部接続用端子としてのリードと、
   少なくとも前記回路チップを搭載する支持部材と、
   前記回路チップのパッドと前記センサチップのパッドとに接続され、両パッドを電気的に接続する配線と、該配線における両パッドとの接続部位を除く部位を被覆し、且つ前記回路チップにおけるパッド形成領域を含む表面の一部を被覆する絶縁部材と、該絶縁部材における前記回路チップ及び前記センサチップとの対向面に形成された接着層と、を有する導電性テープと、
   射出成形によって形成され、前記支持部材と前記リードとを連結し、前記リードと前記回路チップとの接続部及び前記回路チップにおける前記導電性テープとの接触部位を除く部位を被覆するモールド部材と、を備え、
   前記導電性テープの接着層と前記モールド部材が互いに離間されていることを特徴とする熱式流量センサ。
2. 前記センサチップは、前記支持部材若しくは前記モールド部材に搭載されており、
   前記モールド部材は、前記センサチップにおける被検出流体の通常時の流れ方向に対して上流側の端面に隣接配置された上流側整流部と、前記センサチップにおける下流側の端面に隣接配置された下流側整流部と、を有しており、
   前記上流側整流部及び前記下流側整流部それぞれの上面が、前記センサチップにおける前記流量検出部が形成された面と、略面一となっていることを特徴とする請求項１に記載の熱式流量センサ。
3. 基板に、流量検出部及び該流量検出部と電気的に接続されたパッドが形成されたセンサチップと、
   前記センサチップのパッドと電気的に接続され、前記流量検出部の入出力を制御する回路が設けられた回路チップと、
   前記回路チップを介して、前記センサチップと電気的に接続される外部接続用端子としてのリードと、
   前記回路チップを搭載する支持部材と、
   前記回路チップのパッドと前記センサチップのパッドを電気的に接続し、前記センサチップを前記回路チップ上に固定するバンプと、
   射出成形によって形成され、前記支持部材と前記リードとを連結し、前記リードと前記回路チップとの接続部及び前記回路チップにおけるパッド形成領域を含む表面の一部を除く部位を被覆するモールド部材と、を備え、
   前記回路チップを被覆するモールド部材上に前記センサチップが配置され、前記センサチップ、前記回路チップ、及び前記センサチップと前記回路チップとの間に配置された前記モールド部材によって構成される閉塞空間内に、前記回路チップと前記センサチップとの接続部が配置されていることを特徴とする熱式流量センサ。
4. 前記センサチップのパッドは、前記基板における前記流量検出部が形成された面と、その裏面を貫くように形成された貫通孔に導電部材が埋め込まれてなる貫通電極であることを特徴とする請求項３に記載の熱式流量センサ。
5. 前記モールド部材は、前記センサチップにおける被検出流体の通常時の流れ方向に対して上流側の端面に隣接配置された上流側整流部と、前記センサチップにおける下流側の端面に隣接配置された下流側整流部と、を有しており、
   前記上流側整流部及び前記下流側整流部それぞれの上面が、前記センサチップにおける前記流量検出部が形成された面と、略面一となっていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の熱式流量センサ。
6. 前記基板は薄肉部を有しており、
   前記薄肉部の形成領域上に、前記流量検出部の一部が形成されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の熱式流量センサ。
7. 前記支持部材と前記リードは、一つのリードフレームにおける不要部分が除去されて互いに電気的に独立してなるものであることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の熱式流量センサ。
8. 基板に、流量検出部及び該流量検出部と電気的に接続されたパッドが形成されたセンサチップと、前記センサチップと電気的に接続され、前記流量検出部の入出力を制御する回路が設けられた回路チップと、を備える熱式流量センサの製造方法であって、
   前記回路チップを搭載した支持部材と、前記回路チップのパッドとワイヤを介して電気的に接続された外部接続用端子としてのリードを金型内に配置し、前記回路チップにおけるパッド形成領域を含む表面の一部を、前記回路チップ若しくは前記金型の内壁面に貼り付けた保護部材によって保護し、前記保護部材が前記金型の内壁面及び前記回路チップと接触したで、前記金型内に溶融したモールド樹脂を注入することにより、前記支持部材と前記リードとを連結し、前記リードと前記回路チップとの接続部及び前記回路チップにおける前記保護部材によって保護した前記パッド形成領域を含む表面の一部を除く部位を被覆するモールド部材を形成するモールド部材形成工程と、
   前記保護部材を除去して前記パッド形成領域を露出させ、前記回路チップのパッドと前記センサチップのパッドを電気的に接続する接続工程と、を有することを特徴とする熱式流量センサの製造方法。
9. 前記接続工程において、前記回路チップのパッドと前記センサチップのパッドを、配線、及び該配線における前記回路チップのパッドと前記センサチップのパッドとの接続部を除く部位を被覆し、且つ前記回路チップにおけるパッド形成領域を含む表面の一部を被覆する絶縁部材と、該絶縁部材における前記回路チップ及び前記センサチップとの対向面に形成された接着層と、を有する導電性テープを介して、電気的に接続しつつ、前記導電性テープの接着層と前記モールド部材が互いに離間するように、前記導電性テープを前記センサチップ及び前記回路チップに接着固定することを特徴とする請求項８に記載の熱式流量センサの製造方法。
10. 前記接続工程において、前記回路チップのパッドと前記センサチップのパッドを、前記回路チップのパッド及び前記センサチップのパッドの少なくとも一方に設けられたバンプによって電気的に接続し、且つ前記センサチップを前記回路チップ上に固定するとともに、前記回路チップを被覆するモールド部材上に前記センサチップを配置して、前記センサチップ、前記回路チップ、及び前記センサチップと前記回路チップとの間に配置された前記モールド部材によって形成される閉塞空間内に、前記回路チップと前記センサチップとの接続部を配置することを特徴とする請求項８に記載の熱式流量センサの製造方法。
11. 前記モールド部材形成工程において、一つのリードフレームとして構成された前記支持部材と前記リードを前記モールド樹脂によって被覆し、
    前記モールド部材形成工程後、前記リードフレームの不要部分を除去して、前記支持部材と前記リードとを電気的に独立したものとする除去工程を有することを特徴とする請求項８〜１０いずれか１項に記載の熱式流量センサの製造方法。

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