JP2010133829A - 熱式フローセンサ - Google Patents
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Abstract
【課題】温度変化によるセンサ特性の変動を抑制することのできる熱式フローセンサを提供する。
【解決手段】絶縁膜を介して基板の空隙領域上に配置されたヒータを含むセンシング部を備えたセンサチップと、センサチップが接着固定された支持部材と、を備える熱式フローセンサであって、センサチップが、基板のヒータ配置面の裏面の一部であって、空隙領域とは離間する領域の一部を、接着部材との接着部位として支持部材に固定されている。そして、基板には、センサチップのヒータと接着部位との間に位置する一部位に、空隙領域とは離間して、基板の一面及び裏面の少なくとも一方に開口する切り欠き部が形成されている。
【選択図】図2
【解決手段】絶縁膜を介して基板の空隙領域上に配置されたヒータを含むセンシング部を備えたセンサチップと、センサチップが接着固定された支持部材と、を備える熱式フローセンサであって、センサチップが、基板のヒータ配置面の裏面の一部であって、空隙領域とは離間する領域の一部を、接着部材との接着部位として支持部材に固定されている。そして、基板には、センサチップのヒータと接着部位との間に位置する一部位に、空隙領域とは離間して、基板の一面及び裏面の少なくとも一方に開口する切り欠き部が形成されている。
【選択図】図2
Description
本発明は、ヒータを含むセンシング部を有するセンサチップと、該センサチップが接着固定された支持部材と、を備える熱式フローセンサに関するものである。
従来、例えば特許文献1に示されるように、ヒータを含むセンシング部を有するセンサチップと、該センサチップが接着固定された支持部材と、を備える熱式フローセンサが知られている。
特許文献1に示される熱式空気流量センサ(熱式フローセンサ)では、半導体センサ素子(センサチップ)において、半導体基板(基板)に形成された空洞(空隙領域)上のダイアフラムに、流量検出部(センシング部)を構成する発熱抵抗体(ヒータ)が形成されている。そして、閉塞支持リード(支持部材)上に、半導体センサ素子が半導体基板の下面(発熱抵抗体の形成面の裏面)を接触面として配置されている。
特許第3328547号
ところで、特許文献1に示されるような熱式フローセンサでは、センサチップが支持部材に対して接着固定されることが好ましい。これによれば、超音波を用いてワイヤボンディングする際に、超音波振動の逃げを抑制して良好な接合状態を形成したり、センサチップにおけるワイヤとの接続部位(パッド部)などをモールド樹脂によって被覆する際の、センサチップの位置ズレを抑制することができる。
しかしながら、本出願人が精査したところ、基板の下面全面を接着面としてセンサチップを支持部材に接着固定すると、接着剤の硬化処理や使用環境での温度変化により、センサ特性が変動することが明らかとなった。これは、温度変化により基板と支持部材との線膨張係数差に基づく応力が生じ、センシング部を構成する配線パターン、特に発熱体として他の配線パターンよりも線幅の狭いヒータに応力が作用して、ピエゾ抵抗効果により抵抗値が変化することが一因であると考えられる。また、変化した抵抗値がクリープによって徐々に変動したためと考えられる。
これに対し、本出願人は、例えば特願2007−193832号にて、基板の下面の一部のみを接着面としてセンサチップが支持部材に接着固定される構造を提案している。これによれば、全面接着に比べてセンサ特性の変動を抑制することができる。しかしながら、上記したように、線幅の狭いヒータは応力の影響を受けやすく、特に基板の空隙領域を架橋するように形成された絶縁膜において、空隙領域上の部位に位置するヒータでは、応力の影響が大きい。したがって、さらなるセンサ特性の変動抑制が望まれている。
本発明は上記問題点に鑑み、温度変化によるセンサ特性の変動を抑制することのできる熱式フローセンサを提供することを目的とする。
上記目的を達成する為に請求項1に記載の発明は、一面から所定深さの一部領域が他の領域よりも低熱伝導の領域とされた基板と、低熱伝導領域を架橋するように基板の一面上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に配置された抵抗体として、低熱伝導領域上の部位に配置されたヒータを含むセンシング部と、を有するセンサチップと、接着部材を介して、一面上にセンサチップが固定された支持部材と、を備える熱式フローセンサである。そして、センサチップは、基板の一面に対する裏面の一部であって、基板の厚さ方向に垂直な方向(以下、単に垂直な方向と示す)において低熱伝導領域とは離間する領域の一部を、接着部材との接着部位として支持部材に固定され、基板には、ヒータと接着部位とを結ぶ方向において、センサチップにおけるヒータと接着部位との間に位置する一部位に、低熱伝導領域とは離間して、一面及び裏面の少なくとも一方に開口する切り欠き部が形成されていることを特徴とする。
本発明では、基板の裏面の一部を接着部位として、センサチップが支持部材に固定されている。すなわち、基板と支持部材との線膨張係数差に基づいて生じる応力の範囲が、裏面全面を接着面とする構成よりも狭くなっている。これにより、線膨張係数差に基づいて生じる応力を低減することができる。特に、垂直方向において低熱伝導領域とは離間する領域の一部を接着部位とするので、接着部位とヒータとの距離を確保して、ヒータに作用する応力を低減することができる。
また、センサチップにおけるヒータと接着部位との間に位置する基板の一部位に、低熱伝導領域とは離間して、切り欠き部が形成されている。すなわち、切り欠き部に応力が集中し、基板における切り欠き部の形成された部位(換言すれば、切り欠き部の形成によって残った部位)が撓むことなどによって応力が緩和される。これにより、接着部位からヒータへ伝達される応力をさらに低減することができる。以上から、本発明によれば、センサ特性の変動を抑制することができる。
ところで、抵抗体としてのヒータが、基板に配置された絶縁膜のうち、基板の空隙領域上の部位に位置する構成、すなわち、ヒータが、空隙領域によってセンサチップの他の部位と熱的に分離された構成では、空隙領域上の絶縁膜からなる薄肉部位(メンブレン)にヒータが位置する。したがって、基板と支持部材との線膨張係数差に起因する応力の影響を、ヒータが特に受けやすい。
しかしながら、上記した発明によれば、ヒータへ伝達される応力を効果的に低減することができるため、低熱伝導領域として、請求項2に記載のように、基板を一面側及び裏面側のいずれかからエッチングしてなり、少なくとも一面に開口する空隙領域が形成された構成に特に好適である。なお、低熱伝導領域としては、基板の裏面に開口する空隙領域や、基板に形成されたポーラスシリコン領域やポーラス酸化シリコン領域などを採用することもできる。
請求項3に記載のように、切り欠き部が、基板を、空隙領域と同一側からエッチングしてなる孔であり、基板の厚さ方向における同じ位置では、切り欠き部の開口面積が空隙領域の開口面積よりも大きい構成とすると良い。
これによれば、切り欠き部のほうが空隙領域よりも開口面積が大きいので、より切り欠き部に応力が集中しやすい構成となっている。したがって、応力を効果的に低減することができる。また、低熱伝導領域としての空隙領域と切り欠き部としての孔を、同一工程(同一タイミングのエッチング)で形成することができるため、製造工程を簡素化することができる。
請求項4に記載のように、基板が平面長方形であって、一面及び裏面を連結する側面のうち、長手側の側面が流体の流れに対して垂直とされ、センシング部が、平面長方形の基板の長手方向における一端側に形成され、ヒータ部として、長手方向に沿って基板の短手を二分する中心線を挟んで線対称な一対のヒータ部を有し、センサチップが、基板の長手方向における他端側に形成され、センシング部と電気的に接続された外部接続端子としてのパッド部を有し、接着部材との接触領域が、基板の裏面における他端側の部位であってパッド部の形成領域に対応する部位を含み、長手方向に垂直な、基板における切り欠き部を含む部位の断面形状が、中心線を含み、基板の厚さ方向に沿う面に対して、対称な形状とされた構成とすると良い。
これによれば、一対のヒータが中心線に対して対称配置され、基板における切り欠き部を含む部位の断面形状、すなわち、切り欠き部が形成されたことで、基板におけるほかの部位よりも長手方向に垂直な断面積が小さい部位の断面形状も、中心線を含む面に対して対称となっている。したがって、切り欠き部にて緩和された応力がヒータに伝達されても、一対のヒータに作用する応力が略均等となる。これにより、各ヒータに作用する応力が異なることによるセンサ特性の変動を抑制することができる。
請求項5に記載のように、切り欠き部が一面に開口する孔であり、絶縁膜における切り欠き部を架橋する部位に、歪ゲージが形成された構成としても良い。また、請求項6に記載のように、基板における切り欠き部が形成された部位の表面に、歪ゲージが形成された構成としても良い。ここで、基板における切り欠き部が形成された部位とは、上記したように切り欠き部の形成によって残った基板の部位であり、基板の厚さ方向に垂直な方向であってヒータと接着部位とを結ぶ方向において、長手方向における切り欠き部の両端側の部位よりも、切り欠き部の形成により上記結ぶ方向に垂直な断面積が小さい部位である。
いずれにおいても、基板と支持部材との線膨張係数差に起因する応力を、該応力の集中する切り欠き部近傍に配置された歪ゲージにて検出することができる。したがって、歪ゲージにて線膨張係数差に起因する応力を感度良く検出することができる。また、歪ゲージの抵抗値に応じて、センシング部の出力を応力が作用していないように補正することもできる。なお、センシング部の出力を補正する観点から、請求項7に記載のように、歪ゲージが、ヒータと同一材料からなることが好ましい。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、第1実施形態に係る熱式フロー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、図1のIII−III線に沿う断面図である。図4は、図1のIV−IV線に沿う断面図である。図5は、センサチップの概略構成を示す平面図である。図6は、図5のVI−VI線に沿う断面図である。図1,図3〜5に示す白抜き矢印は、通常時の流体の流れ方向を示している。また、図5においては、便宜上、ヒータ、感温体、繋ぎ配線上の絶縁膜及び封止部材を省略して図示している。
(第1の実施の形態)
図1は、第1実施形態に係る熱式フロー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、図1のIII−III線に沿う断面図である。図4は、図1のIV−IV線に沿う断面図である。図5は、センサチップの概略構成を示す平面図である。図6は、図5のVI−VI線に沿う断面図である。図1,図3〜5に示す白抜き矢印は、通常時の流体の流れ方向を示している。また、図5においては、便宜上、ヒータ、感温体、繋ぎ配線上の絶縁膜及び封止部材を省略して図示している。
なお、以下においては、流体の流れ方向(通常時及び逆流時いずれも)を単に流れ方向、半導体基板の厚さ方向を単に厚さ方向、該厚さ方向に垂直な方向を単に垂直方向と示すものとする。
図1〜図4に示すように、熱式フローセンサ1は、要部として、後述するヒータ14を含むセンシング部が形成されたセンサチップ10と、センサチップ10を支持する支持部材30と、を有している。本実施形態では、さらに、整流部32,33(及び連結部34)と、センサチップ10のセンシング部と外部機器との電気的な中継機能を果たすリード50と、センサチップ10のパッド部17やワイヤ51などの電気的な接続部位を被覆する封止樹脂部70を有している。このような熱式フローセンサ1は、例えば車両内燃機関の吸気管内に配置される。
センサチップ10は、一面から所定深さの一部領域が他の領域よりも低熱伝導の領域とされた基板11と、低熱伝導領域を架橋するように基板の一面上に形成された絶縁膜12と、絶縁膜12上に配置された抵抗体として、低熱伝導領域上の部位に配置されたヒータ14を含むセンシング部と、を有するものである。本実施形態では、図5及び図6に示すように、基板11として、単結晶シリコンからなる平面略長方形の半導体基板を有しており、この基板11の一面上にはシリコン酸化膜などの絶縁膜12が成膜されている。また、基板11には、上記低熱伝導領域に相当する部位として、基板11における少なくとも一面側に開口する空隙領域13が形成されている。詳しくは、基板11(シリコン基板)の表面(一面及びその裏面)が(100)面とされ、絶縁膜12をエッチングストッパとして、裏面側からKOHなどのアルカリ性溶液にてエッチングすることで、(111)面を側面とする空隙領域13が形成されている。この空隙領域13は、厚さ方向において基板11を貫通する貫通孔となっており、基板11の一面(絶縁膜12との接触面)側ほど開口面積が小さく、一面の裏面側ほど開口面積が大きくなっている。なお、図5に矩形の破線で示す符号13aは、空隙領域13の裏面側開口端を、符号13bは空隙領域13の一面側開口端を示している。また、図示しないが、基板11の裏面上にもエッチングマスクとしての絶縁膜が配置されている。
そして、絶縁膜12における空隙領域13を架橋する部位にヒータ14が形成されている。このように、絶縁膜12における空隙領域13を架橋する部位は、センサチップ10において薄肉の部位(所謂メンブレン)となっており、これにより熱容量が低く抑えられ、ヒータ14とセンサチップ10におけるヒータの周囲部位(空隙領域13の周囲部位)との熱的な絶縁が確保されている。詳しくは、平面略長方形の基板11において、一面と裏面を除く側面のうち、長手側の側面が流体の流れに面する(略垂直となる)ように配置される。そして、基板11に対し、通常時の流れ方向に対して上流側に上流側ヒータ14aが形成され、下流側に下流側ヒータ14bが形成されている。
なお、本実施形態では、絶縁膜12における基板11の空隙領域13を除く領域上の部位に、一対のヒータ14a,14bを挟むようにして、抵抗体としての一対の感温体15a,15bが上流側と下流側にそれぞれ形成されている。詳しくは、流れ方向に反って、ヒータ14a,14b及び感温体15a,15bが一直線上に配置されている。そして、これらヒータ14a,14bと感温体15a,15bとによりセンシング部が構成されている。これらヒータ14a,14b及び感温体15a,15bは、例えばヒータ14などと同一材料を用いて一体形成された繋ぎ配線16を介して、外部接続端子(電極)としてのパッド部17と電気的に接続されている。そして、これらヒータ14a,14b、感温体15a,15b、及び繋ぎ配線16を覆うようにして、例えばシリコン窒化膜などの保護膜18が積層配置されている。
なお、平面略長方形の基板11において、図5に示すように、基板11の長手方向における一端側にヒータ14を含むセンシング部が形成され、該センシング部とは離間して長手方向における他端側にパッド部17が形成されている。また、長手方向に沿って基板11の短手を二分する中心線19に対し、上流側ヒータ14aと下流側ヒータ14b、上流側の感温体15aと下流側の感温体15b、及び上流側の繋ぎ配線16(上流側ヒータ14a及び感温体15aと電気的に接続)と下流側の繋ぎ配線16(下流側ヒータ14b及び感温体15bと電気的に接続)とが、それぞれ線対称の配置となっている。
このように構成されたセンシング部では、ヒータ14a,14bが、電流の供給によって発熱する機能に加え、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も有している。そして、上流側と下流側の各ヒータ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ようになっている。また、上流側ヒータ14aと下流側ヒータ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、流体の流通方向が検出されるようにもなっている。さらには、上流側ヒータ14aと上流側の感温体15aとの温度差、及び、下流側ヒータ14bと下流側の感温体15bとの温度差に基づき、ヒータ14a,14bに供給される電流量が制御されるようにもなっている。このようなセンシング部の構成は、本出願人による例えば特開2008−180739号公報などに説明されているものと基本的に同じであり、詳細については参照されたい。
上記センサチップ10は、図2に示すように、ヒータ14が形成された側のヒータ形成側表面10a(以下、単に表面10aと示す)の裏面10b、換言すれば基板11の裏面、を搭載面とし、接着部材40を介して、支持部材30におけるアイランド部31の一面上に固定されている。また、裏面10bのうち、一部位20(以下、単に接着部位20と示す)のみが接着部材40との接触領域となっている。本実施形態では、図2及び図5に示すように、平面略長方形の基板11の裏面(センサチップ10の裏面10b)において、長手方向におけるパッド部17側の一端からヒータ14側に向けての一部範囲が、接着部位20となっている。詳しくは、接着部位20は、基板11の裏面におけるパッド部17の形成領域に対応する部位も含んでおり、低熱伝導領域としての空隙領域13及びセンシング部とは離反している。
そして、基板11には、ヒータ14と接着部位20とを結ぶ方向(本実施形態では、基板11の長手方向)において、ヒータ14と接着部位20との間に位置する一部位に、低熱伝導領域としての空隙領域13とは離間して、切り欠き部21が形成されている。切り欠き部21とは、基板11において断面が急激に変化する部分であり、温度変化により基板11と支持部材30(アイランド部31)との線膨張係数差に基づき生じる応力を緩和すべく基板11の一部を除去してなる凹部(貫通孔を含む)である。この切り欠き部21の形成により、垂直方向でヒータ14と接着部位20とを結ぶ方向において、基板11における切り欠き部21に対し、結ぶ方向に垂直な方向において隣接する部位の、結ぶ方向に垂直な断面積が、結ぶ方向において切り欠き部21に隣接する基板11の両端側の部位の、結ぶ方向に垂直な断面積よりも小さくなっている。すなわち、結ぶ方向に垂直な方向において、切り欠き部21に隣接する基板11の部位が、結ぶ方向において切り欠き部21に隣接する両端側の部位よりも幅狭の幅狭部22となっている。また、切り欠き部21は、基板11の一面及び裏面の少なくとも一方に開口しており、封止樹脂部70によって被覆されず、露出されている。
本実施形態では、図2及び図4に示すように、空隙領域13同様、絶縁膜12をエッチングストッパとして、基板11を裏面側からKOHなどのアルカリ性溶液にてエッチングすることで、切り欠き部21が、長手方向において空隙領域13及びパッド部17の形成領域とは離間して形成されている。そして、切り欠き部21を絶縁膜12が架橋している。この切り欠き部21も、厚さ方向において基板11を貫通する貫通孔となっており、基板11の一面側ほど開口面積が小さく、一面の裏面側ほど開口面積が大きくなっている。なお、図5に矩形の破線で示す符号21aは、切り欠き部21の裏面側開口端を、符号21bは切り欠き部21の一面側開口端を示している。
また、厚さ方向の同じ位置において、切り欠き部21の開口面積が空隙領域13の開口面積よりも大きくなっている。換言すれば、結ぶ方向(本実施形態では長手方向)において、基板11における切り欠き部21が形成された部位(結ぶ方向に垂直な方向において、切り欠き部21に隣接する基板11の部位)の断面積が、基板11の他の部位の断面積よりも小さくなっている。また、基板11における切り欠き部21が形成された部位、すなわち上記した幅狭部22が、上記中心線19を含み、厚さ方向に沿う面(長手方向及び厚さ方向に沿い、且つ、流れ方向に垂直な面)に対して対称形状となっている。本実施形態では、パッド部17の形成領域側とセンシング部の形成領域側を連結する梁様の幅狭部22が、貫通孔である切り欠き部21を挟むように、基板11における上流側と下流側にそれぞれ構成されている。
なお、図5に二点鎖線で示す符号23は、センサチップ10において、被測定流体に晒される部位と晒されない部位との境界線を示しており、測定環境において、該境界線23よりもヒータ14側の部位が、被測定流体に晒されるようになっている。また、該境界線23よりもパッド部17側の部位は、封止樹脂部70によって封止されている。
支持部材30は、センサチップ10を支持するものであり、センサチップ10を構成する基板11とは異なる材料であって線膨張係数の差が大きい材料(例えば線膨張係数差が5以上)を用いて構成されている。本実施形態においてはリード50とともに、同一のリードフレームの一部位として構成されている。このように、リード50と同一材料にて構成すると、熱式フローセンサ1の構成を簡素化することができる。また、センサチップ10は、裏面10bを搭載面として支持部材30上に搭載されるため、センサチップ10の空隙領域13が被測定流体である空気に直接晒されることがない。すなわち、空隙領域13の下部に支持部材30が配置されない構成と比べて、乱流によるノイズを低減することができる。
本実施形態では、支持部材30が、センサチップ10を支持する(固定する)機能を果たすアイランド部31だけでなく、整流部32,33も有している。アイランド部31は平面矩形状とされ、その大きさがセンサチップ10よりも大きくなっている。そして、センサチップ10は、その裏面10b全面がアイランド部31と対向して配置されている。また、アイランド部31には、接着部材40の配置領域として凹部31aが形成されている。この凹部31aは、アイランド部31におけるセンサチップ搭載面を主として構成する平坦部31bよりも凹の部分であり、空隙領域13に対向する領域との間に、切り欠き部21に対向する領域が位置するように形成される。本実施形態では、平面矩形状のアイランド部31におけるリード50が配置される側(換言すれば、センサチップ10のパッド部17側)の端部に凹部31aが形成されている。このような構造は、金属板を例えばプレス加工することによって構成することができる。
また、アイランド部31の平坦部31bには、センサチップ10を搭載した状態で、空隙領域13と対向する部分に、空隙領域13と外部雰囲気とを連通させる溝部31cが流れ方向に沿って形成されている。これにより、空隙領域13に存在する流体の温度が、熱式フローセンサ1の周囲の温度変化に追従して変化することができるので、空隙領域13が支持部材30(アイランド部31)により密閉された構造よりも、温度変化による測定誤差を低減することができる。
整流部32,33は、流れ方向において、センサチップ10の側面(表面10a及び裏面10bに略垂直な面)に流体が直接当たることで生じる乱流を抑制(すなわち整流する)ための部位であり、センサチップ10の上流側側面と下流側側面の全体に対向してそれぞれ隣接配置されている。また、この配置状態で、流れ方向において、センサチップ10側の端部からセンサチップ10に対して離反する方向に、センサチップ10の表面10aと面一とされた面一部位を有している。この面一部位により、整流部32,33におけるセンサチップ10とは反対側の端部に流体が衝突して乱流が生じても、センサチップ10のセンシング部上において整流された状態となるように距離を稼いでいる。
本実施形態では、整流部32が、通常時の流れ方向において、センサチップ10の上流側に配置され、整流部33がセンサチップ10の下流側に配置されている。そして、これら整流部32,33は、センサチップ10の側面のうち、上流側の側面と下流側の側面を除く側面であって、センシング部に近い側の側面全面に対向して隣接配置された連結部34により、平面コの字状に連結されている。また、これら整流部32,33(及び連結部34)の全体が、センサチップ10と厚さと同じ厚さを有しており、アイランド部31における被測定流体に晒される部位の一面に、センサチップ10と並んで配置されている。すなわち、流れ方向において、整流部32,33(及び連結部34)の全幅に面一部位が構成されている。また、整流部32,33(及び連結部34)とセンサチップ10の側面との間には所定のクリアランスが設けられている。このような構造は、金属板を例えばエッチングやプレス加工することにより、アイランド部31と一体的に構成することができる。
このように構成される支持部材30において、アイランド部31のうちの平坦部31bと略面一となるように凹部31aに接着部材40が配置され、センサチップ10がアイランド部31における接着部材配置面上に搭載されている。そして、凹部31aに配置された接着部材40を介して、センサチップ10が支持部材30に固定されている。ここで、接着部材40は所謂ダイボンド材であり、その構成材料は、支持部材30(アイランド部31)にセンサチップ10を接着固定できるものであれば特に限定されるものではない。有機系成分のみでも良いし、有機系成分に無機系成分や金属成分を混入させたもの(例えばAgペースト)を用いても良い。本実施形態においては、硬化後のヤング率が1GPa以上である一般的なエポキシ系樹脂を採用している。
また、センサチップ10の裏面10bのうち、接着部材40と接触しない部分(接着部位20を除く部位)は、接着部材40を介さずに、アイランド部31における平坦部31b(溝部31cを除く)に直接的に接触して配置されている。そして、この状態で、空隙領域13は溝部31cを介して外部雰囲気と連通されている。
リード50は、センサチップ10のセンシング部と外部機器との電気的な中継機能を果たすものである。本実施形態においては、上述したように、支持部材30と同一の金属部材を加工することにより形成されており、例えばAlやAuからなるワイヤ51が、超音波を用いた接合方法でリード50とセンサチップ10のパッド部17にそれぞれ接続されて、リード50とセンサチップ10(センシング部)とが電気的に接続されている。
封止樹脂部70は、電気絶縁材料からなり、センサチップ10の表面10aのうち、センシング部の形成領域、切り欠き部21、及び基板11における切り欠き部21の形成領域を、外部雰囲気に露出させつつパッド部17の形成領域を封止するものである。本実施形態では、液状の絶縁材料を固化(硬化又はゲル化)、詳しくは、トランスファーモールド法により、溶融樹脂(例えばエポキシ系樹脂)を硬化して、封止樹脂部70が形成されている。また、支持部材30(アイランド部31)上にセンサチップ10が接着固定され、センサチップ10のパッド部17とリード50とがワイヤ51を介して接続された状態で、ワイヤ51、ワイヤ51とセンサチップ10(パッド部17)の接続部位、及びワイヤ51とリード50との接続部位を、一体的に被覆している。本実施形態においては、アイランド部31における凹部31aに配置された接着部材40の一部、すなわち、センサチップ10と支持部材30との接着部位の一部も、封止樹脂部70によって被覆されている。
なお、本実施形態では、液状の絶縁材料を固化して封止樹脂部70が形成されるため、熱式フローセンサ1が、ダム部90をさらに有している。このダム部90は、液状の絶縁材料がセンサチップ10の表面10aをセンシング部側へ流れたり、センサチップ10の側面と整流部32,33とのクリアランス(隙間)に流れ込むのを堰き止める機能を果たすものである。このようなダム部90の構成材料としては樹脂やゴムなどを採用することができる。本実施形態では、ゴムからなるダム部90が、長手方向におけるセンサチップ10の表面10aにおける切り欠き部21の形成領域とパッド部17の形成領域の間において、表面10aを上流側の端部から下流側の端部まで跨ぐとともに、センサチップ10の側面と整流部32,33との隙間におけるパッド部側の端部を埋めるコの字状となっており、コの字状の両端が支持部材30に接着固定されている。
次に、上記した熱式フローセンサ1の製造方法について説明する。先ずセンサチップ10と支持部材30を準備する。本実施形態においては、センサチップ10を準備する際に、基板11の裏面側からのアルカリ性溶液によるエッチングにより、空隙領域13と同一タイミングで切り欠き部21を形成する。このとき、基板11の裏面に形成するマスクの開口領域を、空隙領域13よりも切り欠き部21のほうが大きくする。このエッチングにより、基板11が幅狭部22を有することとなる。
また、金属板にプレス加工やエッチングなどを施し、支持部材30とリード50を一部位として含むリードフレームを準備する。そして、支持部材30におけるアイランド部31の凹部31aに、平坦部31bと略面一となるように接着部材40を配置する。ここで、接着部材40の配置に当たっては、液状の場合、硬化前の接着部材40の粘度(流動性)にもよるが、例えば簡易的に堰き止め用のダムなどを設けないと、液状の接着部材40が凹部31aから流れ出し、センサチップ10の裏面10bと接触しないことも考えられる。本実施形態においては、図示しないテープを貼りつけてダムとし、硬化前における接着部材40の流れ出しを防ぐようにしている。なお、液状の接着部材40に代えて、シート状の接着部材40を採用しても良い。
そして、接着部材40を配置した状態で、アイランド部31の接着面上に、裏面10bを搭載面としてセンサチップ10を搭載する。このとき、センサチップ10の側面と整流部32,33(及び連結部34)との間に所定の隙間が確保されるように位置決めしつつ搭載する。これにより、センサチップ10における裏面10bの一部(接着部位20)が接着部材40と接した状態となる。また、センサチップ10における裏面10bのうち、接着部材40と接しない部位は、アイランド部31における平坦部31bと直接接触した状態となる。さらには、空隙領域13が溝部31cと連通された状態となる。そして、この位置決め状態で、接着部材40の硬化処理(本実施形態においては熱処理)を実施する。これにより、接着部材40が硬化し、センサチップ10が支持部材30(アイランド部31)に接着固定される。
センサチップ10の固定後、センサチップ10のパッド部17とリード50とを、ワイヤボンディングによって電気的に接続する。本実施形態においては、Auからなるワイヤ51を、超音波を用いた接合方法を用いて、リード50とセンサチップ10のパッド部17にそれぞれ接続する。ここで、超音波を用いて接合する場合、センサチップ10が支持部材30上に配置されただけの状態(接着固定されていない状態)であると、センサチップ10がフリーであるため、超音波振動が逃げて良好な接合状態を形成することができない。しかしながら、本実施形態では、センサチップ10を支持部材30に接着固定しているので、良好な接合状態を形成することができる。特に本実施形態では、パッド部17の形成位置の直下に凹部31a(接着部位20)が位置しており、接着部位20の近傍でワイヤボンディングを実行するので、超音波を用いた接合方法によっても良好な接合状態を形成することができる。
ワイヤボンディング後、トランスファーモールド法により、ヒータ14を含むセンシング部及び切り欠き部21を露出しつつ、ワイヤ51、ワイヤ51とセンサチップ10(パッド部17)の接続部位、及びワイヤ51とリード50との接続部位を一体的に被覆する封止樹脂部70を形成する。そして、リードフレームの不要部分を除去することで、図1〜4に示す熱式フローセンサ1を得ることができる。
次に、本実施形態に係る熱式フローセンサ1の特徴部分について説明する。本実施形態では、基板11の裏面の一部であって、垂直方向において空隙領域13とは離間する領域、より詳しくは空隙領域13及びセンシング部とは離間する領域、の一部が、支持部材30(アイランド部31)に対する接着部位20となっている。すなわち、基板11と支持部材30との線膨張係数差に基づいて生じる応力の範囲が、裏面全面を接着部位20とする構成よりも狭くなっている。これにより、裏面全面を接着部位20とする構成に比べて、線膨張係数差に基づいて生じる応力を低減し、ひいてはピエゾ抵抗効果によるセンサ特性の変動を抑制することができる。
特に本実施形態においては、センサチップ10の裏面10b(基板11の裏面)におけるパッド部17側の端部を、接着部位20としている。すなわち、垂直方向(基板11の長手方向)において、接着部位20を、空隙領域13(ヒータ14)とは離れた位置としている。これにより、接着部位20が空隙領域13に隣接する構成に比べて、接着部位20とヒータ14との応力伝達経路が長いので、接着部位20の近傍で生じた線膨張係数差に基づく応力が、基板11を伝達して空隙領域13上のヒータ14に到達するまでに弱められる。これにより、接着部位20が空隙領域13に隣接する構成に比べて、ヒータ14に作用する応力を低減し、ひいてはピエゾ抵抗効果によるセンサ特性の変動を抑制することができる。
また、本実施形態では、センサチップ10におけるヒータ14と接着部位20との間に位置する基板11の一部位に、空隙領域13とは離間して、切り欠き部21が形成されている。そして、切り欠き部21の形成により、垂直方向でヒータ14と接着部位20とを結ぶ方向において、基板11における切り欠き部21に対し、結ぶ方向に垂直な方向において隣接する部位の、結ぶ方向に垂直な断面積が、結ぶ方向において切り欠き部21に隣接する基板11の両端側の部位の、結ぶ方向に垂直な断面積よりも小さくなっている。すなわち、基板11に幅狭部22が構成されている。したがって、線膨張係数差に基づく応力が生じても、切り欠き部21(幅狭部22)に応力が集中し、幅狭部22が撓むことなどにより、ヒータ14に伝達される手前で応力を緩和することができる。すなわち、ヒータ14に作用する応力を低減し、ひいてはピエゾ抵抗効果によるセンサ特性の変動を抑制することができる。
特に本実施形態では、幅狭部22が、貫通孔である切り欠き部21を挟むように、基板11における上流側と下流側にそれぞれ構成されており、切り欠き部21のない構成に比べて、接着部位20とヒータ14との応力伝達経路が長くなっている。したがって、これによっても、ヒータ14に作用する応力を低減し、ひいてはピエゾ抵抗効果によるセンサ特性の変動を抑制することができる。
また本実施形態では、切り欠き部21が、センサチップ10における封止樹脂部70の被覆部位とヒータ14との間にも位置している。したがって、封止樹脂部70と基板11との線膨張係数差に基づく応力が生じても、切り欠き部21(幅狭部22)に応力が集中し、幅狭部22が撓むことなどにより、ヒータ14に伝達される手前で応力を緩和することができる。これによっても、ヒータ14に作用する応力を低減し、ひいてはピエゾ抵抗効果によるセンサ特性の変動を抑制することができる。
さらに、本実施形態においては、アイランド部31における接着部材40の配置された凹部31aの一部が、封止樹脂部70内に配置されている。これにより、接着部位20近傍で生じた線膨張係数差に基づく応力のうち、基板11から封止樹脂部70に伝達される割合が高まり、凹部31a全体が封止樹脂部70の外に設けられる構成に比べて、ヒータ14に作用する応力を低減し、ピエゾ抵抗効果によるセンサ特性の変動を抑制することができる。
以上により、本実施形態に係る熱式フローセンサ1によれば、センサ特性の変動を効果的に抑制することができる。このように、センサ特性の変動を効果的に抑制できるので、本実施形態に示したように、絶縁膜12における低熱伝導領域としての空隙領域13を架橋する部位にヒータ14が配置され、ヒータ14が基板11と支持部材30との線膨張係数差に起因する応力の影響を特に受けやすい構成に好適である。
また、本実施形態では、基板11の裏面側からエッチングすることで、空隙領域13と切り欠き部21を一括して形成しており、厚さ方向における同一位置において、切り欠き部21の開口面積が空隙領域13の開口面積よりも大きくなっている。したがって、空隙領域13よりも開口面積の大きな切り欠き部21(幅狭部22)に応力が集中しやすいので、切り欠き部21(幅狭部22)にて応力を低減し、ヒータ14に作用する応力を効果的に低減することができる。また、空隙領域13と切り欠き部21を、同一工程(同一タイミングのエッチング)で形成するため、製造工程を簡素化することができる。
また、本実施形態では、平面長方形の基板11に対し、一対のヒータ14a,14bが中心線19に対して対称配置され、幅狭部22の断面形状も、中心線19を含む面に対して対称な形状となっている。これにより、切り欠き部21(幅狭部22)にて緩和された応力がヒータ14に伝達されても、一対のヒータ14a,14bに作用する応力が略均等となる。したがって、各ヒータ14a,14bに作用する応力が異なることによるセンサ特性の変動を抑制することができる。
なお、本実施形態では、切り欠き部21が、裏面側から基板11をエッチングしてなり、基板11を貫通する貫通孔である例を示した。すなわち、切り欠き部21が、基板11の一面及び裏面の両方に開口する例を示した。しかしながら、切り欠き部21は、基板11の一面及び裏面の少なくとも一方に開口するものであれば良い。例えば、裏面側からエッチングされてなる切り欠き部21が、基板11の一面側には開口しない(裏面側のみに開口する)構成としても良い。換言すれば、未貫通の孔としても良い。また、図7に示すように、切り欠き部21が、絶縁膜12などに形成されたエッチングホール(図示略)を介して、基板11の一面側からエッチングされてなる構成としても良い。図7に示す切り欠き部21も、基板11の一面側のみに開口する未貫通の孔となっている。このような切り欠き部21でも、上記同様、センサ特性の変動を抑制することができる。図7は、変形例を示す断面図であり、図2に対応している。
また、本実施形態では、アルカリ性溶液による異方性ウェットエッチングにより、孔状の切り欠き部21を形成する例を示した。しかしながら、エッチングはウェットに限定されずドライエッチングでも良いし、等方性エッチングを採用することもできる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を、図8〜10に基づいて説明する。図8は、第2実施形態に係る熱式フローセンサの概略構成を示す平面図である。図9は、図8のIX−IX線に沿う断面図である。図10は、図9のX−X線に沿う断面図である。
次に、本発明の第2実施形態を、図8〜10に基づいて説明する。図8は、第2実施形態に係る熱式フローセンサの概略構成を示す平面図である。図9は、図8のIX−IX線に沿う断面図である。図10は、図9のX−X線に沿う断面図である。
第2実施形態に係る熱式フローセンサは、第1実施形態に示した熱式フローセンサ1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、切り欠き部が、エッチングにより形成され、基板11の一面及び裏面の少なくとも一方に開口する孔であり、切り欠き部上を絶縁膜12が架橋している例を示した。しかしながら、切り欠き部は上記孔に限定されず、またその上部を絶縁膜12が架橋しない構成としても良い。
例えば図8〜10に示す例では、孔の切り欠き部21の代わりに、基板11を側面側から抉った態様の切り欠き部24が形成されている。換言すれば、ヒータ13と接着部位20とを結ぶ方向において、ヒータ13と接着部位20との間に位置する基板11の一部位に、基板11の一面、裏面、及び側面に一体的に開口する態様で切り欠き部24が形成されている。詳しくは、中心線19上ではなく、基板11の長手側の両側面から流れ方向に所定幅の切り欠き部24が、基板11を貫通してそれぞれ形成されている。そして、上流側の切り欠き部24と下流側の切り欠き部24に挟まれる態様で、流れ方向(基板11の短手方向)の中央部分に幅狭部22が構成されている。本実施形態においても、幅狭部22が、中心線19(図示略)を含み、厚さ方向に沿う面(長手方向及び厚さ方向に沿い、且つ、流れ方向に垂直な面)に対して対称形状となっている。このような切り欠き部24は、例えば基板11をチップ化する際(ダイシング時)に、絶縁膜12や保護膜18とともに基板11の一部を除去することで形成することができる。また、ダイシングとは別に、RIEなどのドライエッチングにより、絶縁膜12、保護18、及び基板11を除去して形成しても良い。なお、図8〜10に示す熱式フローセンサ1は、切り欠き部24以外の構成が、第1実施形態に示した構成(図1〜6参照)と同じとなっている。
このように、基板11の一面側において、架橋する絶縁膜12などが存在しない切り欠き部24を採用しても、切り欠き部21と同様の効果により、センサ特性の変動を抑制することができる。
ただし、上部を絶縁膜12が架橋しない切り欠き部24の場合、基板11の一面上における繋ぎ配線16の形成領域が幅狭部22に限定されるため、配線のパターニングを考慮すると、第1実施形態に示す切り欠き部21のほうが好ましい。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態を、図11に基づいて説明する。図11は、第3実施形態に係る熱式フローセンサの概略構成を示す平面図である。
次に、本発明の第3実施形態を、図11に基づいて説明する。図11は、第3実施形態に係る熱式フローセンサの概略構成を示す平面図である。
第3実施形態に係る熱式フローセンサは、上記した各実施形態に示した熱式フローセンサ1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、上記各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。
本実施形態では、例えば図11に示すように、切り欠き部21を架橋する絶縁膜12の部位に、歪ゲージ25が形成されている点を特徴とする。この歪ゲージ25は、抵抗体としてのヒータ14や感温体15a,15b(図示略)などと同じ材料を用いて同一工程で形成されている。また、歪ゲージ25は、その両端が、パッド部17及びワイヤ51を介して、リード50と電気的に接続されている。すなわち、歪ゲージ25の抵抗値変化を、リード50を介してモニタできるようになっている。なお、図11に示す熱式フローセンサ1は、歪ゲージ25を有する点を除けば、その構成が第1実施形態に示した構成(図1〜6参照)と同じとなっている。
このように本実施形態に係る熱式フローセンサ1によれば、上記した切り欠き部21の効果に加え、基板11と支持部材30との線膨張係数差に起因して生じた応力のうち、切り欠き部21(幅狭部22)に集中し、絶縁膜12における切り欠き部21を架橋する部位に作用する応力の大きさを、歪ゲージ25の抵抗値によって検出することができる。したがって、歪ゲージ25の抵抗値に応じて、センシング部の出力における、線膨張係数差に起因して生じた応力による誤差分を補正することができる。換言すれば、歪ゲージによる応力測定結果を、センシング部の駆動回路にフィードバックすることで、応力が作用していない状態のセンシング部の出力を得ることができる。特に本実施形態では、歪ゲージ25がヒータ14などと同一材料からなるので、より精度良く補正することができる。また、切り欠き部21には応力が集中するので、切り欠き部21の周辺の基板11の厚肉部位に歪ゲージ25を設ける構成よりも、歪ゲージ25による応力検出の感度を向上することができる。
なお、図11に示す例では、絶縁膜12における切り欠き部21を架橋する部位に、歪ゲージ25が形成される例を示した。しかしながら、歪ゲージ25の形成位置としては、上記例に限定されるものではない。例えば図12に示すように、幅狭部22の表面に歪ゲージ25が形成された構成としても良い。図12は、変形例を示す平面図であり、歪ゲージ25を除けば、第2実施形態に示した構成(図8〜10参照)と同じとなっている。なお、図12に示す例では、抉れた態様の切り欠き部24を有するセンサチップ10に歪ゲージ25を設ける例を示したが、図11に示すような孔状の切り欠き部21を有するセンサチップ10において、幅狭部22の表面に歪ゲージ25を設けても良い。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述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。
上記各実施形態では、低熱伝導領域として、裏面側から基板11をエッチングしてなり、基板11を貫通する空隙領域13の例を示した。しかしながら、低熱伝導領域は上記例に限定されるものではない。例えば、裏面側からエッチングしてなる空隙領域13を、一面に開口しない未貫通の孔としても良い。また、図13に示すように、絶縁膜12などに形成されたエッチングホール(図示略)を介して、基板11の一面側からエッチングされてなる空隙領域13を採用しても良い。図13は、その他変形例を示す断面図であり、図2に対応している。図13に示す空隙領域13は、基板11の一面側のみに開口する未貫通の孔であり、孔状の切り欠き部21も、空隙領域13同様に、一面側のみに開口している。なお、図13に示す空隙領域13や切り欠き部21を貫通孔としても良い。さらには、空隙領域13以外にも、基板11に形成された、ポーラスシリコンやポーラス酸化シリコンなどの多孔質領域を採用することもできる。
上記各実施形態では、支持部材30が、アイランド部31とともに、整流部32,33及び連結部34を有する例を示した。しかしながら、連結部34のない構成としても良い。また、アイランド部31のみを有する構成(整流部32,33のない構成)としても良い。さらには、支持部材30としてアイランド部31のみを有する構成において、支持部材30とは別部材からなる整流部32,33が、アイランド部31の一面に固定された構成としても良い。
また、支持部材30のアイランド部31が、凹部31aと平坦部31b(溝部31c含む)を有し、凹部31aに接着部材40が配置される例を示した。しかしながら、例えば図41に示すように、支持部材30のアイランド部31における一面が平坦(換言すれば、平坦部31bのみを有する構成)とされ、平坦な一面の一部に接着部材40が配置された構成としても良い。この場合、図14に示すように、センサチップ10の裏面10bにおける接着部位20を除く部位とアイランド部31の一面との間に、隙間を持たせることもできる。すなわち、溝部31cを不要とすることもできる。図14は、その他変形例を示す断面図であり、図2に対応している。
上記各実施形態では、センサチップ10とリード50がワイヤ51を介して電気的に接続される例を示した。しかしながら、例えば図15に示すように、熱式フローセンサ1として、回路チップ52をさらに備え、センサチップ10が、回路チップ52を介してリード50と電気的に接続された構成としても良い。回路チップ52は、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、センシング部の入出力を制御する回路(図示略)が設けられたものであり、センサチップ10のセンシング部とリード50とを電気的に中継するものである。図15に示す例では、回路チップ52が、支持部材30のアイランド部31の一面上に、センサチップ10と隣り合い、且つ、基板11のパッド部17側の側面と対向して配置され、接着部材53を介してアイランド部31に固定されている。この固定状態で、センサチップ10のパッド部17と回路チップのパッド部がワイヤ51を介して電気的に接続され、回路チップ52のパッド部とリード50とがワイヤ54を介して電気的に接続されている。そして、センサチップ10のパッド部17、パッド部17と回路チップ52のパッド部(図示略)とを接続するワイヤ51、回路チップ52におけるパッド部を含む回路形成面全体、回路チップ52のパッド部とリード50とを接続するワイヤ54、及びリード50におけるワイヤ接続部位が、封止樹脂部70によって一体的に被覆されている。図15は、その他変形例を示す断面図であり、図2に対応している。
また、熱式フローセンサ1において、リード50の代わりに、配線基板を採用することもできる。
上記各実施形態では、トランスファーモールド法により形成された封止樹脂部70の例を示した。しかしながら、封止樹脂部70は上記例に限定されるものではない。例えばポッティングによって形成された封止樹脂部70を採用することができる。この場合、液状の絶縁材料をポッティング後、固化処理(硬化若しくはゲル化)することで、封止樹脂部70を形成することができる。なお、本実施形態に示すようにダム部90があれば、液状の絶縁材料(溶融樹脂を含む)を堰き止めることができる。それ以外にも、予めシート状とされた樹脂フィルムを、加熱処理することで硬化させて封止樹脂部70を形成しても良い。この場合、ダム部90を不要とすることができる。
上記各実施形態においては、基板11としてシリコンからなる半導体基板を採用する例を示した。このような基板11を用いると、一般的な半導体製造技術により、空隙領域13及び切り欠き部21,24を形成することができる。すなわち、熱式フローセンサ1を低コストで製造することができる。しかしながら、基板11はシリコンなどの半導体基板に限定されるものではない。支持部材30との線膨張係数に差のある部材(例えばガラス)を採用することも可能である。
本実施形態においては、支持部材30とリード50が、リードフレームの一部として構成される例を示した。しかしながら、リードフレームに限定されるものではなく、例えば、支持部材30とリード50が、ともにプリント基板であっても良い。また、支持部材30とリード50が、異なる部材からなる構成としても良い。
本実施形態においては、センサチップ10のパッド部17とリード50が、ワイヤ51を介して電気的に接続される例を示した。しかしながら、センサチップ10とリード50との接続はワイヤボンディングに限定されるものではない。例えば、バンプ等によって接続された構成としても良い。
本実施形態では、熱式フローセンサ1(センサチップ10)がセンシング部として、一対のヒータ14a,14bと感温体15a,15bを有する例を示した。しかしながら、熱式フローセンサ1(センサチップ10)の構成は上記例に限定されるものではない。低熱伝導領域(例えば空隙領域13)上の絶縁膜12における薄肉部に、少なくとも1つのヒータ14を有し、ヒータ14の生じる熱が流体によって奪われることを利用して、ヒータ14の電気的特性(例えば電圧、電流、抵抗値)の変化から、流体の流量などを検出する構成であれば良い。
本実施形態では、KOHなどのアルカリ性溶液を用いたエッチングにより形成される切り欠き部として、基板11の一面及び裏面の少なくとも一方に開口し、絶縁膜12が架橋する孔である切り欠き部21の例を示した。しかしながら、例えば図16及び図17に示すように、基板11の一面、裏面、及び側面に一体的に開口する切り欠き部26を採用することもできる。すなわち、基板11を側面側から抉った態様の切り欠き部26を採用することもできる。図16及び図17に示す例では、絶縁膜12をエッチングストッパとした裏面側からのエッチングにより、基板11の長手側の両側面から流れ方向に所定幅の切り欠き部26が、基板11を貫通してそれぞれ形成されている。そして、上流側の切り欠き部26と下流側の切り欠き部26に挟まれる態様で、流れ方向(基板11の短手方向)の中央部分に幅狭部22が構成されている。また、図16及び図17に示す例でも、幅狭部22が、中心線19(図示略)を含み、厚さ方向に沿う面(長手方向及び厚さ方向に沿い、且つ、流れ方向に垂直な面)に対して対称形状となっている。図16は、その他変形例を示す平面図であり、図1に対応している。図17は、図16のXVII−XVII線に沿う断面図である。
なお、図16及び図17に示す例では、切り欠き部26上を絶縁膜12が架橋しているが、図18に示すように、切り欠き部26上に絶縁膜12が存在しない構成としても良い。RIEなどのドライエッチングなどにより、切り欠き部26を架橋する絶縁膜12、保護18の部位を除去すれば良い。図18は、その他変形例を示す断面図であり、図17に対応している。
1・・・熱式フローセンサ
10・・・センサチップ
11・・・基板
13・・・空隙領域(低熱伝導領域)
14,14a,14b・・・ヒータ
20・・・接着部位
21,24・・・切り欠き部
22・・・幅狭部
30・・・支持部材
31・・・アイランド部
50・・・リード
70・・・封止樹脂部
10・・・センサチップ
11・・・基板
13・・・空隙領域(低熱伝導領域)
14,14a,14b・・・ヒータ
20・・・接着部位
21,24・・・切り欠き部
22・・・幅狭部
30・・・支持部材
31・・・アイランド部
50・・・リード
70・・・封止樹脂部
Claims (7)
- 一面から所定深さの一部領域が他の領域よりも低熱伝導の領域とされた基板と、前記低熱伝導領域を架橋するように前記基板の一面上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に配置された抵抗体として、前記低熱伝導領域上の部位に配置されたヒータを含むセンシング部と、を有するセンサチップと、
接着部材を介して、一面上に前記センサチップが固定された支持部材と、を備える熱式フローセンサであって、
前記センサチップは、前記基板の一面に対する裏面の一部であって、前記基板の厚さ方向に垂直な方向において前記低熱伝導領域とは離間する領域の一部を、前記接着部材との接着部位として前記支持部材に固定され、
前記基板には、前記ヒータと前記接着部位とを結ぶ方向において、前記センサチップにおける前記ヒータと前記接着部位との間に位置する一部位に、前記低熱伝導領域とは離間して、前記一面及び前記裏面の少なくとも一方に開口する切り欠き部が形成されていることを特徴とする熱式フローセンサ。 - 前記低熱伝導領域とは、前記基板を一面側及び裏面側のいずれかからエッチングしてなり、前記基板の少なくとも一面に開口する空隙領域であることを特徴とする請求項1に記載の熱式フローセンサ。
- 前記切り欠き部は、前記基板を、前記空隙領域と同一側からエッチングしてなる孔であり、
前記基板の厚さ方向の同じ位置において、前記切り欠き部の開口面積が前記空隙領域の開口面積よりも大きいことを特徴とする請求項2に記載の熱式フローセンサ。 - 前記基板は、平面長方形であり、前記一面及び前記裏面を連結する側面のうち、長手側面が流体の流れに対して垂直とされ、
前記センシング部は、平面長方形の前記基板の長手方向における一端側に形成され、
前記ヒータ部として、前記長手方向に沿って前記基板の短手を二分する中心線に対して線対称な、一対のヒータ部を有し、
前記センサチップは、前記センシング部と電気的に接続され、前記基板の長手方向における他端側に形成された外部接続端子としてのパッド部を有し、
前記接着部位は、前記基板の裏面における他端側であって前記パッド部の形成領域に対応する部位を含み、
前記長手方向に垂直な、前記基板における切り欠き部を含む部位の断面形状が、前記中心線を含み、前記基板の厚さ方向に沿う面に対して、対称な形状とされていることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載の熱式フローセンサ。 - 前記切り欠き部は、前記一面に開口する孔であり、
前記絶縁膜における前記切り欠き部を架橋する部位に、歪ゲージが形成されていることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載の熱式フローセンサ。 - 前記基板における切り欠き部が形成された部位の表面に、歪ゲージが形成されていることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載の熱式フローセンサ。
- 前記歪ゲージは、前記ヒータと同一材料からなることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の熱式フローセンサ。
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