JP2010192511A - センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサチップと制御チップとをケースに取り付けてなるセンサ装置において、両チップの接続部を封止部材で封止する際に封止部材のセンサチップ側への流出を止めるカバーが不要な構成を実現する。
【解決手段】制御チップ３０を、ケース１０を構成する樹脂に封止してケースに埋設し、センサチップ２０をケースの外表面上に配置し、両チップ間にリードフレーム４０を介在させ、リードフレームにおける制御チップ寄りの部位を、制御チップ封止部１２内で制御チップと電気的に接続し、リードフレームにおけるセンサチップ寄りの部位を、ケースの外表面にてボンディングワイヤ５０を介してセンサチップに電気的に接続し、ケースの外表面に、ワイヤによるリードフレームとセンサチップとの接続部を封止する封止部材７０を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、センサチップとこれを制御する制御素子とをケースに取り付けてなるセンサ装置に関する。

近年、電子機器の小型化・高密度化のニーズに伴い、各種センサ装置において、検出部およびこれを制御する制御部をシリコンチップ化する動きが加速している。この場合、検出部であるセンサチップと制御部である制御チップとは、樹脂などよりなるケースに取り付けられ、これら両チップはボンディングワイヤにより接続される。

また、この構造においては、制御チップおよび両チップの上記ワイヤ接続部は、ゲルなどの封止部材により封止して保護し、センサチップのセンシング部は露出した構造にする。それにより、例えば空気流量の測定などを行うようにしている。

ここで、センサチップの露出部分であるセンシング部は周囲応力により出力が変動しやすいため、センシング部の下面および側面は拘束されていない構造とすることが必要である。

また、上記封止部材による封止を行う場合、従来では、センサチップ上にカバーを貼り付けて分離壁を成型し、この分離壁により、センシング部と、制御チップおよび両チップの上記ワイヤ接続部とを隔離し、封止部材の注入を行っていた（たとえば、特許文献１〜３参照）。そして、これにより、封止部材がセンサチップ側に流出し、センシング部あるいはその近傍に付着するのを防止していた。

特開２０００−２５７２号公報 特開２００２−５７０９号公報 特開２００５−１７２５２６号公報

ところで、上記した従来の封止構成では、封止部材によって制御チップおよび両チップの上記ワイヤ接続部を封止するため、大量の封止部材が必要である。そして、この大量の封止部材がセンサチップに接触するとともに、さらに、センサチップにはカバーが当接することになる。

そのため、上記従来の構成では、封止部材の硬化時などに発生する応力やカバーから印加される応力が、センサチップのセンシング部に影響を与え、出力誤差などの不具合が生じる恐れがある。また、上記カバーを必要とするため、コストアップになる。

また、封止部材は、ゲルなどを塗布して硬化させるものであるが、従来では、この封止部材の塗布量が多いため、製造に時間がかかるし、封止部材中にボイドも発生しやすくなる。また、カバーとセンサチップとの間に隙間が存在しやすく、その隙間より封止部材がセンサチップ側へ漏れる恐れがある。とくに、流量センサではその隙間は特性上、たとえば１００μｍ以下が必要であり、当該隙間を無くすことは難しい。

なお、上記した問題は、センサチップを制御する制御部がチップ以外のもの、たとえば回路基板などよりなる制御基板であっても同様である。つまり、上記問題は、センサチップとこれを制御する制御素子とをケースに取り付けてなるセンサ装置について、共通に発生するものと考えられる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、センサチップとこれを制御する制御素子とをケースに取り付けてなるセンサ装置において、両チップの接続部を封止部材で封止する際に封止部材のセンサチップ側への流出を止めるカバーが不要な構成を実現すること目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、制御素子（３０）を、ケース（１０）を構成する樹脂に包み込まれるように封止してケース（１０）に埋設し、センサチップ（２０）を、ケース（１０）における制御素子（３０）を封止する部位である制御素子封止部（１２）の隣にてケース（１０）の外表面上に配置し、これら両チップ（２０、３０）の間に導電性を有するリードフレーム（４０）を介在させ、リードフレーム（４０）における制御素子（３０）寄りの部位を、制御素子封止部（１２）に封止するとともに制御素子封止部（１２）内で制御素子（３０）と電気的に接続し、リードフレーム（４０）におけるセンサチップ（２０）寄りの部位を、ケース（１０）の外表面に露出させ、接続部材（５０）を介してセンサチップ（２０）に電気的に接続し、ケース（１０）の外表面に、リードフレーム（４０）におけるセンサチップ（２０）寄りの部位、接続部材（５０）および接続部材（５０）とセンサチップ（２０）との接続部位を封止する樹脂よりなる封止部材（７０）を設けたことを特徴とする。

それによれば、制御素子（３０）を、ケース（１０）の成形時に同時にモールドして封止した後に、センサチップ（２０）とリードフレーム（４０）との接続部分について封止部材（７０）による封止を行えばよいから、封止部材（７０）の量を大幅に低減でき、封止部材（７０）のセンサチップ（２０）側への流出を止めるカバーが不要な構成を実現することができる。

ここで、請求項２に記載の発明のように、センサチップ（２０）は、制御素子（３０）側の端部にてケース（１０）に固定されて片持ち支持され、当該支持されている端部とは反対側の端部が前記ケース（１０）より浮いて固定されておらず、この浮いている部位に、センシング部（２１）が設けられているものとしてもよい。

このように、片持ち支持されたセンサチップ（２０）には、従来のようにカバーを設けた場合に、特に応力の影響が大きいので、本発明の適用が好ましい。

また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または請求項２のセンサ装置においては、リードフレーム（４０）におけるセンサチップ（２０）寄りの部位とセンサチップ（２０）とを接続する前記接続部材を、ボンディングワイヤ（５０）とし、ケース（１０）の外表面のうちセンサチップ（２０）が配置されている面を、リードフレーム（４０）におけるセンサチップ（２０）寄りの部位のボンディングワイヤ（５０）が接続される面よりも引っ込んだ面としてもよい。

それによれば、上記両面が同一平面である場合に比べて、リードフレーム（４０）におけるセンサチップ（２０）寄りの部位と当該センサチップ（２０）との段差が小さくなり、ボンディングワイヤ（５０）のループ高さを低くできるので、封止部材（７０）の量を低減する上で好ましい。

また、請求項４に記載の発明のように、請求項１または請求項２のセンサ装置においては、リードフレーム（４０）を、ケース（１０）のうちセンサチップ（２０）と制御素子（３０）との間の部位からセンサチップ（２０）の直下の部位を通ってケース（１０）の端部まで延びるように、ケース（１０）に設けられたものとしてもよい。

それによれば、リードフレーム（４０）をセンサチップ（２０）側から両チップ（２０、３０）の間まで延ばしてくればよいため、リードフレーム（４０）の引き回しが容易になる。

さらに、この請求項４のセンサ装置においては、請求項５に記載の発明のように、リードフレーム（４０）を、センサチップ（２０）と制御素子（３０）との間の部位からケース（１０）の端部まで直線的に延びる形状をなすものにできる。この場合、リードフレーム（４０）の引き回し形状を簡単化することができ、好ましい。

さらに、請求項６に記載の発明のように、請求項４または請求項５のセンサ装置においては、リードフレーム（４０）のうちセンサチップ（２０）の直下に位置する部位を、センサチップ（２０）と制御素子（３０）との間に位置する部位に比べて、センサチップ（２０）側よりハーフエッチングされることにより凹んだ凹部（４４）とし、この凹部（４４）にケース（１０）を構成する樹脂を充填し、この凹部（４４）に充填された樹脂の上にセンサチップ（２０）を固定してもよい。

それによれば、センサチップ（２０）とその直下に位置するリードフレーム（４０）とを電気的に非接触状態にするうえで好ましい構成を実現できる。

また、請求項７に記載の発明のように、請求項１〜請求項３のセンサ装置においては、制御素子封止部（１２）内にて、リードフレーム（４０）の隣に制御素子（３０）を搭載するアイランド（４１）を設け、このアイランド（４１）上に制御素子（３０）を搭載し、アイランド（４１）とリードフレーム（４０）とを、これら両部材（４０、４１）の間に介在するテープ部材（８０）に貼り付けて接続してもよい。それによれば、リードフレーム（４０）の引き回しが不要となる。

また、請求項８に記載の発明のように、請求項１〜請求項３のセンサ装置においては、制御素子封止部（１２）内にて、リードフレーム（４０）の隣にリードフレーム（４０）と同一の材料よりなり制御素子（３０）を搭載するアイランド（４１）を設け、このアイランド（４１）上に制御素子（３０）を搭載し、アイランド（４１）とリードフレーム（４０）との間に、制御素子封止部（１２）の外表面から当該間まで到達する溝（１３）を形成し、この溝（１３）によってアイランド（４１）とリードフレーム（４０）とを分断してもよい。

それによれば、アイランド（４１）とリードフレーム（４０）とが一体化したものをモールドした後に、樹脂の外側からブレードでカットして溝（１３）を形成することにより、アイランド（４１）とリードフレーム（４０）とを分離できるので、リードフレーム（４０）の引き回しが不要となる。

また、請求項９に記載の発明のように、請求項１〜請求項３のセンサ装置においては、リードフレーム（４０）を、ケース（１０）のうちセンサチップ（２０）と制御素子（３０）との間の部位から制御素子封止部（１２）内にて制御素子（３０）の直下の部位を通ってケース（１０）の端部まで延びるように、ケース（１０）に設けられたものとしてもよい。

それによれば、リードフレーム（４０）を制御素子（３０）側から両チップ（２０、３０）の間まで延ばしてくればよいため、リードフレーム（４０）の引き回しが容易になる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（ａ）は本発明の第１実施形態に係るセンサ装置の概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示されるセンサ装置の上面図である。 第１実施形態に係るセンサ装置の製造方法を示す工程図である。 図２に続く製造方法を示す工程図である。 本発明の第２実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。 本発明の第３実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。 （ａ）は本発明の第４実施形態に係るセンサ装置の概略断面図であり、（ｂ）は同センサ装置を構成するリードフレーム素材単体の概略平面図である。 本発明の第５実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。 本発明の第６実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。 本発明の第７実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。 第７実施形態に係るセンサ装置の製造方法を示す工程図である。 本発明の第８実施形態に係るセンサ装置の製造方法を示す工程図である。 （ａ）は本発明の第９実施形態に係るセンサ装置の概略平面図であり、（ｂ）は同センサ装置を構成するリードフレーム素材単体の概略平面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るセンサ装置Ｓ１の概略断面構成を示す図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示されるセンサ装置Ｓ１を、図１（ａ）中の上方から見たときの概略平面構成を示す図である。なお、図１（ｂ）にはケース１０の外形を破線、封止部材７０の外形を一点鎖線で示し、ケース１０および封止部材７０を透過してこれらの内部に位置する構成要素を示している。

本実施形態のセンサ装置Ｓ１は、圧力センサ、加速度センサ、角速度センサなどの各種のセンサに採用されるが、ここでは、センサ装置を熱式流量センサに適用したものとして説明する。

本実施形態のセンサ装置Ｓ１は、大きくは、ケース１０と、ケース１０に設けられ検出を行うセンサチップ２０と、ケース１０に設けられセンサチップ２０の制御を行う制御素子としての制御チップ３０と、を備えて構成されている。

ここで、ケース１０は、エポキシ樹脂などの樹脂よりなるもので、金型を用いて成形されることによって作製される。ケース１０は、センサチップ２０が取り付けられるセンサチップ取付部１１と、このセンサチップ取付部１１の隣に位置し制御チップ３０が取り付けられる部位としての制御素子封止部１２、すなわち本実施形態では、制御チップ封止部１２とよりなる。

センサチップ２０は、シリコン半導体などの半導体チップに一般的な半導体プロセスにより、センシング部２１を形成したものである。ここでは、センシング部２１は、センサチップ２０における他の部位に比べて薄肉部となっており、この薄肉部に熱式流量素子が形成されたものである。薄肉部の中央で発熱した熱が大気中に伝わり、流体により薄肉部の周囲上に移動し、その熱を感知することで流量を検出するようになっている。

制御チップ３０は、シリコン半導体などの半導体チップに一般的な半導体プロセスにより形成されたもので、ＩＣなどの制御回路が備えられたものである。そして、センサチップ２０と制御チップ３０との間には、導電性を有するリードフレーム４０が介在しており、各チップ２０、３０とこのリードフレーム４０とが、接続部材としてのボンディングワイヤ５０により接続されている。

これによって、これら隣り合う両チップ２０、３０は電気的に接続されており、制御チップ３０はセンサチップ２０に対して電気信号を入出力することで、センサチップ２０の制御および信号の取り出しなどを行うようにしている。

ここで、センサチップ２０は、ケース１０におけるセンサチップ取付部１１の外表面上に配置されている。ここでは、センサチップ２０は、制御チップ３０側の端部にてケース１０に固定されて片持ち支持されている。

具体的には、センサチップ２０における制御チップ３０側の端部とケース１０との間には、接着剤６０が介在し、この接着剤６０によってセンサチップ２０における制御チップ３０側の端部とケース１０の外表面とが接合されている。この接着剤６０は、エポキシなどの樹脂などよりなるもので、ここでは絶縁性でも導電性でもよい。

そして、センサチップ２０においてケース１０に支持されている制御チップ３０側の端部とは反対側の端部は、ケース１０より浮いており固定されていない。そして、この浮いている部位に、センシング部２１が設けられている。

つまり、センサチップ３０においては、制御チップ３０側の端部がケース１０に固定された固定端とされ、この固定端とは反対側の端部がケース１０より浮いて固定されていない自由端とされている。

そして、この自由端側にセンシング部３０が設けられている。これは、上述したように、センサチップ２０の露出部分であるセンシング部２１は周囲応力により出力が変動しやすいため、センシング部２１を拘束されていない構造とするためである。

一方、制御チップ３０は、リードフレーム４０を介してセンサチップ２０の隣に配置されているが、ケース１０を構成する樹脂に包み込まれるように封止され、ケース１０に埋設されている。

このケース１０における制御チップ３０を封止する部位が、制御チップ封止部１２である。つまり、センサチップ２０は、この制御チップ封止部１２の隣に位置するセンサチップ取付部１１にて、ケース１０の外表面上に配置された形とされている。

ここでは、制御チップ封止部１２の内部にて、制御チップ３０は、ダイボンド材６１を介してアイランド４１上に搭載されている。アイランド４１は一般的なリードフレームのアイランドであり、板状のものである。また、ダイボンド材６１は、たとえば一般的な銀ペーストなどよりなるものである。

また、制御チップ封止部１２には、導電性の外部接続用リード４２がインサート成形されており、制御チップ３０は、この外部接続用リード４２のインナーリード部分に対してボンディングワイヤ５０により結線され、電気的に接続されている。

この外部接続用リード４２は、制御チップ封止部１２より突出する部位、いわゆるアウターリード部分にて外部と電気的に接続されるようになっており、これにより、制御チップ３０は、外部と電気的な信号のやり取りが可能となっている。

なお、本実施形態では、上記したリードフレーム４０、アイランド４１、外部接続用リード４２は、もともとこれら各部４０〜４２が一体に連結された銅や４２アロイなどよりなる１つのリードフレーム素材を用い、当該リードフレーム素材を樹脂でモールドしてケース１０を構成し、不要部分をカットすることにより形成されたものである。

ここで、リードフレーム４０を介したセンサチップ２０と制御チップ３０との電気的接続部分について、さらに述べる。上述したように、センサチップ２０と制御チップ３０との間には、導電性を有するリードフレーム４０が介在している。

このリードフレーム４０は、両チップ２０、３０における互いに対向する端部の間、すなわち、センサチップ２０における制御チップ３０側の端部および制御チップ３０におけるセンサチップ２０側の端部の間にて、これら一方の端部から他方の端部へ延びる形状を有している。

そして、このリードフレーム４０における制御チップ３０寄りの部位は、制御チップ封止部１２に封止されており、制御チップ封止部１２内にて制御チップ３０と電気的に接続されている。ここでは、制御チップ３０とリードフレーム４０とは、金やアルミなどのワイヤボンディングにより形成された上記ボンディングワイヤ５０により結線され、電気的に接続されている。

また、センサチップ２０とリードフレーム４０とは、接続部材としての上記ボンディングワイヤ５０により結線されているが、ここでは、このリードフレーム４０におけるセンサチップ２０寄りの部位は、ケース１０におけるセンサチップ取付部１１の外表面に露出している。そして、この露出面とセンサチップ２０との間を、ボンディングワイヤ５０が結線し、電気的に接続している。

そして、本実施形態においては、図１に示されるように、ケース１０の外表面には、ボンディングワイヤ５０によるセンサチップ２０とリードフレーム４０との電気的接続部分を封止して保護する封止部材７０が設けられている。ここでは、封止部材７０は、ケース１０におけるセンサチップ取付部１１と制御チップ封止部１２との境界部分に配置されている。

この封止部材７０は、エポキシ樹脂やシリコン樹脂などの樹脂や、シリコンゲルなどの樹脂のゲル材料などよりなる一般的な封止部材であり、ディスペンスなどにより塗布して硬化させることにより形成されるものである。

この封止部材７０により、リードフレーム４０におけるセンサチップ２０寄りの部位、ボンディングワイヤ５０、および、ボンディングワイヤ５０とセンサチップ２０との接続部位が被覆され封止されている。

さらに言うならば、本実施形態の封止部材７０は、図１に示されるように、センサチップ取付部１１に面する制御チップ封止部１２の側面、および、この制御チップ封止部１２の側面に隣り合う面であってリードフレーム４０が露出しているケース１０の外表面に接して設けられている。そして、封止部材７０の形状は、ボンディングワイヤ５０のループ形状にならって山形をなしている。

次に、本実施形態のセンサ装置Ｓ１の製造方法について、図２、図３を参照して述べる。図２は本製造方法を示す工程図、図３は図２に続く本製造方法を示す工程図であり、各工程におけるワークの平面構成を示している。

まず、図２（ａ）に示されるように、上記したリードフレーム４０、アイランド４１、外部接続用リード４２が一体に連結された上記リードフレーム素材４０ａを用意する。このリードフレーム素材４０ａは、板材に対してエッチングやプレスなどにより上記各部４０〜４２をパターニングしたもので、これら各部は外枠であるフレームやタイバーなどにより一体に連結されている。

次に、図２（ｂ）に示されるように、リードフレーム素材４０ａにおけるアイランド４１上に、ダイボンド材６１を介して制御チップ３０を搭載し、固定する。そして、制御チップ３０とリードフレーム４０および外部接続用リード４２との間で、ワイヤボンディングを行い、当該間をボンディングワイヤ５０で結線する。

次に、図２（ｃ）に示されるように、図２（ｂ）に示されるワークを、図示しない金型に投入し、トランスファーモールド法により樹脂で封止する。これにより、制御チップ３０のおよびその近傍部が樹脂で封止され、制御チップ封止部１２が形成される。

また、リードフレーム素材４０ａのうちケース１０の外表面にて露出する部位は、樹脂で被覆されないように、当該金型に押し当てた状態でモールドを行う。こうして、この封止された樹脂によりケース１０ができあがる。

次に、図３（ａ）に示されるように、ケース１０におけるセンサチップ取付部１１の外表面に、接着剤６０を介してセンサチップ２０を搭載し、固定する。そして、ケース１０の外表面にて露出するリードフレーム４０の露出面とセンサチップ２０との間で、ワイヤボンディングを行い、当該間をボンディングワイヤ５０で結線する。

次に、図３（ｂ）に示されるように、ケース１０の外表面に、封止部材７０を塗布・硬化して設け、これにより、リードフレーム４０におけるセンサチップ２０寄りの部位、ボンディングワイヤ４０、および、ボンディングワイヤ５０とセンサチップ２０との接続部位を封止する。

そして、図３（ｃ）に示されるように、リードフレーム素材４０ａのうちケース１０より突出している不要部をカットする。こうして、本実施形態のセンサ装置Ｓ１ができあがる。

ところで、本実施形態によれば、制御チップ３０を、ケース１０の成形時に同時にモールドして封止した後に、センサチップ２０とリードフレーム４０との接続部分について封止部材７０による封止を行えばよく、封止部材７０の必要量は、実質的に当該接続部分のみ封止できる量であればよい。

つまり、従来では、上述したように、制御チップおよび両チップのワイヤ接続部を封止部材で封止していたが、本実施形態では、制御チップ３０については封止する必要はないから、従来に比べて封止部材７０の量を大幅に低減できる。

従来では、塗布される封止部材の量が多いので、封止部材のセンサチップ側への拡がりを抑制すべくカバーが必要であったが、本実施形態では、封止部材７０の塗布量が大幅に低減されるため、その表面張力の効果によって封止部材７０が拡がっていく力を抑えることができる。そのため、本実施形態によれば、封止部材７０のセンサチップ２０側への流出を止めるカバーが不要な構成を実現できる。

また、本実施形態の構造においては、従来のようなカバーがなくセンサチップ２０を最小限で保持しているため、センシング部２１への応力はほとんど加わらない。また、製造面においても多数個取りで作製が可能なモールド成型により作製しており、封止部材７０も、従来の量に比較してたとえば何十分の１程度しか使用されないので、製造時間も問題にならない。

また、従来では多くの封止部材を必要としていたため、封止部材としては低粘度の材料しか利用できなかったが、本実施形態では、封止部材７０が少量であるため、その粘度を上げても問題はなく、封止部材７０の漏れだし防止の点で有利である。

また、本実施形態では、センサチップ２０は、制御チップ３０側の端部にてケース１０に固定されて片持ち支持され、支持されている端部とは反対側の端部がケース１０より浮いており、この浮いている部位に、センシング部２１が設けられている。

このように、片持ち支持されたセンサチップ２０には、従来のようにカバーを設けた場合に、特に応力の影響が大きく、また、封止部材から加わる応力の影響も受けやすいので、本実施形態のように封止部材７０の量が大幅に低減された構成を採用することは、好ましい。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係るセンサ装置Ｓ２の概略断面構成を示す図である。本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、センサチップ２０と制御チップ３０との電気的接続部分を変形したことが相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。

図４に示されるように、本実施形態のセンサ装置Ｓ２においても、リードフレーム４０におけるセンサチップ２０寄りの部位とセンサチップ２０とは、接続部材としてのボンディングワイヤ５０により結線されている。

ここで、ボンディングワイヤ５０は、一般的なワイヤボンディングによって形成されるものであり、２か所の接続部を両端として、当該両端の中間部分が両端よりも凸となったループ形状をなしている。そのため、このワイヤ５０の高さが大きいほど、これを封止する封止部材７０の量が多くなる。

このような点を考慮して、本実施形態では、図４に示されるように、ケース１０の外表面のうちセンサチップ２０が配置されている面、すなわち、センサチップ取付部１１の外表面を、リードフレーム４０におけるセンサチップ２０寄りの部位のボンディングワイヤ５０が接続される面に対して、ケース１０の内方に引っ込んだ面としている。このような面構成は、ケース１０をモールド成形するときの金型形状を調整することで容易に実現できる。

このようにすることで、上記両面が同一平面上に位置する場合に比べて、リードフレーム４０におけるセンサチップ２０寄りの部位とセンサチップ２０との段差が小さくなり、結果として、ボンディングワイヤ５０のループ高さを低くできる。そのため、本実施形態では、封止部材７０の量を低減する上で好ましい構成が実現される。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係るセンサ装置Ｓ３の概略断面構成を示す図である。本実施形態は、上記第１実施形態に示したセンサ装置に対して、センサチップ２０の直下のケース１０構成を変更したことが相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。

図５に示されるように、本実施形態のセンサ装置Ｓ３では、ケース１０におけるセンサチップ取付部１１に放熱板４３を設けている。この放熱板４３は、放熱性を有する銅などよりなるものであり、上記リードフレーム素材４０ａの一部として構成されたものでもよいし、それとは別体のヒートシンクなどであってもよい。そして、このような放熱板４３は、インサート成形によりケース１０に取り付けられる。

放熱板４３は、センサチップ取付部１１の外表面にて露出し、センサチップ２０はこの放熱板４３に対して接着剤６０により接着固定されている。つまり、センサチップ２０はケース１０の外表面上にて放熱板４３によって片持ち支持されている。

本実施形態によれば、センサチップ２０に発生する熱は、放熱板４３を介して放熱されるため、放熱性の向上が図れる。また、本実施形態の構成は、インサート成型などにより、センサチップ２０の直下に放熱板４３を設ければ実現できるものであり、上記第１実施形態以外にも、上記第２実施形態に適用してもよい。

この場合、上記第２実施形態と同様、センサチップ取付部１１の外表面を、リードフレーム４０におけるセンサチップ２０寄りの部位のボンディングワイヤ５０が接続される面に対して、ケース１０の内方に引っ込んだ面とし、この引っ込んだ面にて露出するように本実施形態の放熱板４３をケース１０に設ければよい。

（第４実施形態）
図６（ａ）は、本発明の第４実施形態に係るセンサ装置Ｓ４の概略断面構成を示す図であり、図６（ｂ）は、同センサ装置Ｓ４を構成するリードフレーム素材４０ａの単体の概略平面構成を示す図である。本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、リードフレーム４０の引き回し構成を変更したところが相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。

上記第１実施形態では、上記図１（ｂ）に示したように、リードフレーム４０は、リードフレーム素材４０ａにおける両チップ２０、３０の間に位置する部位にて、外枠のフレームから折れ曲がりながら引き回されていた。

それに対して、本実施形態では、図６に示されるように、リードフレーム素材４０ａにおいて、空きスペースとなっていたセンサチップ２０側の部分にて、リードフレーム４０の引き回しを行っている。

すなわち、本実施形態のセンサ装置Ｓ４においては、リードフレーム４０は、ケース１０のうちセンサチップ２０と制御チップ３０との間の部位からセンサチップ２０の直下の部位を通ってケース１０の端部まで延びるように、ケース１０に設けられている。

ここでは、複数本のリードフレーム４０は、センサチップ２０と制御チップ３０との間の部位からケース１０の端部まで直線的に延びる形状をなしている。つまり、リードフレーム４０は、ケース１０のうち両チップ２０、３０の間の部位からセンサチップ２０の直下の部位を通ってケース１０の端部まで至る直線上に位置しつつ直線状に延びる形状をなすものである。

ここで、センサチップ２０の直下に位置するリードフレーム４０は、センサチップ取付部１１の外表面にて露出し、センサチップ２０はこのリードフレーム４０に対して接着剤６０により接着固定されている。つまり、センサチップ２０はケース１０の外表面上にてリードフレーム４０によって片持ち支持されている。

そして、この場合も、リードフレーム４０によって、上記放熱板４３と同様に、センサチップ２０の放熱効果が期待される。また、センサチップ２０は、リードフレーム４０に対してボンディングワイヤ５０を介して電気的に接続されているので、本実施形態における接着剤６０は電気絶縁性のものとする。

そして、本実施形態によれば、リードフレーム４０をセンサチップ２０側から両チップ２０、３０の間まで延ばしてくればよいため、リードフレーム４０の引き回しが容易になるという利点がある。特に、ここではリードフレーム４０が直線形状であるので、引き回し形状がより容易になる。

なお、リードフレーム４０は、センサチップ２０と制御チップ３０との間の部位からセンサチップ２０の直下の部位を通ってケース１０の端部まで延びるように、ケース１０に設けられたものであればよく、たとえば、図６（ｂ）中の破線で示されるリードフレーム４０のように、センサチップ２０の直下から曲がってケース１０の端部まで延びるものであってもよい。

このようにリードフレーム４０が途中で曲がって引き回されている場合、直線形状の場合に比べて引き回し長さが短くなるという利点がある。ただし、上述したように、リードフレーム４０が直線形状である方が、曲がっている場合に比べて、引き回しの形状としては、より簡単になるという点で好ましい。

（第５実施形態）
図７は、本発明の第５実施形態に係るセンサ装置Ｓ５の概略断面構成を示す図である。本実施形態は、上記第４実施形態に対して、更に変形を加えたものであり、ここでは、その変更点を中心に述べることとする。

図７に示されるように、本実施形態のセンサ装置Ｓ５では、リードフレーム４０のうちセンサチップ２０の直下に位置する部位に凹部４４を形成している。この凹部４４は、センサチップ２０側よりハーフエッチングされることにより凹んだものであり、リードフレーム４０のうち両チップ２０、３０の間に位置する部位に比べて薄く、ケース１０の内部側へ凹んでいる。

そして、この凹部４４には、ケース１０を構成する樹脂が充填されており、この凹部４４に充填された樹脂の上に、接着剤６０を介してセンサチップ２０が固定され、センサチップ２０はケース１０に片持ち支持されている。

言い換えれば、本実施形態では、リードフレーム４０は、センサチップ２０から外れて両チップ２０、３０の間に位置する部位ではケース１０の外表面に露出しているが、センサチップ２０の直下では凹部４４を形成することにより、センサチップ取付部１１の外表面に露出せずケース１０に埋め込まれた状態とされている。そして、センサチップ２０とその直下のリードフレーム４０との間には、樹脂が介在した形となる。

このように、本実施形態によれば、リードフレーム４０をセンサチップ２０の直下に位置させた構成において、センサチップ２０とその直下のリードフレーム４０とを、電気的に非接触の状態にすることができ、これら両者の電気的絶縁を図るうえで好ましい構成が提供される。そして、本実施形態では、センサチップ２０を固定する接着剤６０は、電気絶縁性でも導電性でもよい。

（第６実施形態）
図８は、本発明の第６実施形態に係るセンサ装置Ｓ６の概略断面構成を示す図である。本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、リードフレーム４０の構成を一部変形し、引き回しを不要としたことが相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。

図８に示されるように、本実施形態のセンサ装置Ｓ６においても、制御チップ封止部１２内にて、アイランド４１上に制御チップ３０が搭載されている。そして、本実施形態では、制御チップ封止部１２内にて、このアイランド４１とその隣に位置するリードフレーム４０とは、テープ部材８０により連結されている。

テープ部材８０は、ポリイミドなどよりなる電気絶縁性の一般的な粘着テープであり、リードフレーム４０とアイランド４１との間に介在し、これら両部材４０、４１に貼り付けられている。本実施形態によれば、リードフレーム４０は、上記リードフレーム素材４０ａに一体に連結されたものでなくてもよい。

具体的には、リードフレーム素材のアイランド４１とリードフレーム４０とがテープ部材８０で接続されたものを用意すればよい。この場合、リードフレーム４０には、引き回し部分が不要となる。

その後は、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様、制御チップ３０の搭載、ワイヤボンディング、モールド、センサチップ２０の搭載、ワイヤボンディング、封止部材７０による封止、リードカットなどを行えば、本実施形態のセンサ装置Ｓ６ができあがる。

なお、本実施形態の構成は、上記第１実施形態以外にも、センサチップ取付部１１の外表面を引っ込ませる上記第２実施形態や、センサチップ２０の直下に放熱板４３を設ける上記第３実施形態と組み合わせてもよい。

（第７実施形態）
図９は、本発明の第７実施形態に係るセンサ装置Ｓ７の概略断面構成を示す図である。本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、ケース１０に溝１３を形成してリードフレーム４０の引き回しを不要としたところが相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。

図９に示されるように、本実施形態のセンサ装置Ｓ７では、同一の材料よりなるアイランド４１とリードフレーム４０との間には、制御チップ封止部１２の外表面から当該間まで到達する溝１３が形成されている。そして、この溝１３によってアイランド４１とリードフレーム４０とが分断されている。

次に、図１０を参照して、本センサ装置Ｓ７の製造方法について述べる。図１０は本製造方法における溝１３の形成工程を示す工程図である。

まず、本製造方法では、リードフレーム素材として、リードフレーム４０がアイランド４１に一体に連結されて支持されたものを用いる。このようなリードフレーム素材では、リードフレーム４０の引き回し部分が不要となる。

そして、このリードフレーム素材を用いて、上記第１実施形態と同様、制御チップ３０の搭載、ワイヤボンディング、モールド、センサチップ２０の搭載、ワイヤボンディング、封止部材７０による封止、リードカットを行う。その後、図１０に示される溝形成工程を行う。

この溝形成工程では、モールドにより形成されたケース１０の外側、ここでは制御チップ封止部１２の外側から、その内部に位置するアイランド４１とリードフレーム４０との接続部に向かって、ダイシングブレードＫ１によってケース１０を切断していき、さらに当該接続部を切断する。

それにより、溝１３が形成されるとともに、アイランド４１とリードフレーム４０とが分離される。こうして、本実施形態のセンサ装置Ｓ７ができあがる。なお、本実施形態は、モールド後に制御チップ封止部１２に切り込みを入れるものであるから、上記第１実施形態以外にも、センサチップ取付部１１の外表面を引っ込ませる上記第２実施形態や、センサチップ２０の直下に放熱板４３を設ける上記第３実施形態と組み合わせてもよい。

（第８実施形態）
図１１は、本発明の第８実施形態に係るセンサ装置Ｓ８の製造方法を示す工程図であり、ワークの断面構成を示している。本実施形態の製造方法は、上記第１実施形態に示した製造方法において、封止部材７０の塗布工程に工夫を加えたところが相違するものであり、その相違点を中心に述べることとする。

上述したように、上記各実施形態においては、封止部材７０の必要量は、実質的にボンディングワイヤ５０によるセンサチップ２０とリードフレーム４０との接続部分のみを封止できる量であればよく、従来に比べて封止部材７０の量を大幅に低減できるため、従来のようなカバーを用いなくても、封止部材７０のセンサチップ２０側への流出を止めることができた。

本実施形態の製造方法は、この封止部材７０の塗布時に、封止部材７０のセンサチップ２０側への流出をより確実に止める方法を採用する。センサチップ２０の搭載、センサチップ２０とリードフレーム４０とのワイヤボンディングを行った後、図１１（ａ）に示されるように、ワークを傾斜させて封止部材７０を塗布する。

ここで、上述のように、制御チップ封止部１２の側面に隣り合うケース１０の外表面にリードフレーム４０が露出し、このリードフレーム４０の露出面とその隣に位置するセンサチップ２０とがボンディングワイヤ５０により接続されている。そして、このワイヤ５０による接続部に、ディスペンサＫ２により封止部材７０を滴下して塗布する。

このとき、具体的には、図１１（ａ）に示されるように、制御チップ封止部１２の側面と当該制御チップ封止部１２の側面に隣り合うケース１０の外表面とによりＶ字形が構成されるが、このＶ字における開口部から底部に向かって封止部材７０を滴下させるように、ワークを傾斜させるのである。

これにより、上記Ｖ字形に配置された両面によって、滴下されてくる封止部材７０が受け止められ、しかも、当該滴下時には、センサチップ２０のセンシング部２１が上記ワイヤ５０による接続部よりも高い位置にあるため、封止部材７０がセンシング部２１側へ流出することは防止される。

そして、最終的にできあがった本実施形態のセンサ装置Ｓ８は、図１１（ｂ）に示される。上記各実施形態における封止部材７０の形状は、ボンディングワイヤ５０のループ形状にならって山形をなしていたが、本実施形態の場合、封止部材７０の形状は、制御チップ封止部１２の側面からセンサチップ２０に向かって低くなったフィレット形状をなしている。

このように、本実施形態の製造方法は、封止部材７０の塗布工程に工夫を持たせたものであり、上記した各実施形態および後述する各実施形態におけるセンサ装置の製造方法に適用が可能である。

（第９実施形態）
図１２（ａ）は、本発明の第９実施形態に係るセンサ装置Ｓ９の概略平面構成を示す図であり、図１２（ｂ）は、同センサ装置Ｓ９を構成するリードフレーム素材４０ａの単体の概略平面構成を示す図である。なお、図１２（ａ）にはケース１０の外形を破線、封止部材７０の外形を一点鎖線で示し、ケース１０および封止部材７０を透過してこれらの内部に位置する構成要素を示している。

本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、制御チップ３０側からリードフレーム４０を引き回し、その引き回し構成を簡単化したところが相違するものであり、その相違点を中心に述べることとする。

すなわち、本実施形態のセンサ装置Ｓ９においては、図１２に示されるように、リードフレーム４０は、ケース１０のうちセンサチップ２０と制御チップ３０との間の部位から制御チップ封止部１２内にて制御チップ３０の直下の部位を通ってケース１０の端部まで延びるように、ケース１０に設けられている。

ここでは、複数本のリードフレーム４０は、センサチップ２０と制御チップ３０との間の部位からケース１０の端部まで直線的に延びる形状をなしている。つまり、リードフレーム４０は、ケース１０のうち両チップ２０、３０の間の部位から制御チップ３０の直下の部位を通ってケース１０の端部まで至る直線上に位置しつつ直線状に延びる形状をなすものである。

ここで、制御チップ３０の直下に位置するリードフレーム４０は、制御チップ３０を搭載しダイボンド材６１を介して固定するとともに、制御チップ３０とはボンディングワイヤ５０を介して接続されている。つまり、ここでは上記アイランドは省略され、代わりにリードフレーム４０がアイランドを兼用している。そのため、本実施形態のダイボンド材６１は電気絶縁性のものである。

また、このダイボンド材６１としては、ペースト状のものであってもよいが、本実施形態の場合、制御チップ３０は複数本のリードフレーム４０にまたがって配置されるため、ダイボンド材６１としては、たとえば樹脂の粘着フィルムなど、フィルム状に成形されたものを用いると好ましい。

さらに、本実施形態では、好ましい形態として、図１２（ｂ）に示されるように、リードフレーム４０のうち制御チップ３０が搭載される部位を、それ以外の部位に比べて幅の広いものとしている。そのため、ダイボンド材６１としてはペースト状のものを用いることも容易である。

そして、本実施形態によれば、リードフレーム４０を制御チップ３０側から両チップ２０、３０の間まで延ばしてくればよいため、リードフレーム４０の引き回しが容易になる
という利点がある。特に、ここではリードフレーム４０が直線形状であるので、より引き回しが容易である。

なお、本実施形態のリードフレーム４０としては、センサチップ２０と制御チップ３０との間の部位から制御チップ３０の直下の部位を通ってケース１０の端部まで延びるように、ケース１０に設けられたものであればよく、制御チップ３０の直下から途中で曲がってケース１０の端部まで延びるものであってもよい。

また、本実施形態は、制御チップ３０側からリードフレーム４０を引き回すものであり、センサチップ取付部１１の外表面を引っ込ませる上記第２実施形態、放熱板４３を設ける上記第３実施形態、あるいは、封止部材７０の塗布工程に工夫を持たせた上記第８実施形態と組み合わせて適用することが可能である。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、センサチップ２０においてケース１０に固定支持されている制御チップ３０側の端部とは反対側の端部は、ケース１０より浮いており固定されておらず、この浮いている部位にセンシング部２１が設けられていたが、上記各実施形態において、センサチップ２０におけるセンシング部２１が設けられている部位も、接着剤を介してケース１０に固定されている構成を採用してよい。

また、上記各実施形態では、リードフレーム４０におけるセンサチップ２０寄りの部位とセンサチップ２０とを接続する接続部材は、ボンディングワイヤ５０であったが、この接続部材としては、当該ワイヤ５０以外にも、たとえばリボンやテープなどの配線であってもよい。

また、上記各実施形態では、リードフレーム４０における制御チップ３０寄りの部位は、制御チップ封止部１２内にてボンディングワイヤ５０を介して制御チップ３０と電気的に接続されていたが、それ以外にも、たとえば制御チップ封止部１２内にて、バンプなどを介して制御チップ３０とリードフレーム４０とをフリップチップ接合したものであってもよい。

また、センサチップ２０や制御チップ３０はケース１０に複数個設けられていてもよい。さらには、ケース１０には、両チップ２０、３０以外の電子部品が搭載されていてもよい。たとえば、ケース１０における制御チップ封止部１２には、制御チップ３０以外のトランジスタなどの素子が封止されて設けられていてもよい。

また、上記第７実施形態は、ケース１０における制御チップ封止部１２の外面から切り込みを入れて、内部に位置するアイランド４１とリードフレーム４０との連結部を分断するものであるが、この方法は、リードフレーム４０をセンサチップ２０側から両チップ２０、３０間まで引き回してくる上記第２実施形態や、リードフレーム４０を制御チップ３０側から両チップ２０、３０間まで引き回してくる上記第９実施形態に対しても応用が可能である。

上記第２実施形態に対して当該方法を適用する場合について、上記図６を参照して述べると、この場合、ダイシングブレードによって、モールド後のケース１０のうちセンサチップ取付部１１の外面から切り込みを入れ、リードフレーム４０のうちセンサチップ２０の直下に位置する部分と、センサチップ２０からのボンディングワイヤ５０が接続されている部分との間を分断する。

なお、この場合、上記ブレードのサイズをケース１０よりも小さくしてケース１０が分離しないように、リードフレーム４０の配置領域を狙って切り込みを入れることが必要である。それにより、リードフレーム４０においては、センサチップ２０の直下に位置しセンサチップ２０を搭載・支持する部位と、上記ワイヤ５０の接続部位との電気的に分離が実現される。

また、この切り込みを入れる方法を上記第９実施形態に適用する場合について、上記図１２を参照して述べると、この場合、ダイシングブレードによって、モールド後のケース１０のうち制御チップ封止部１２の外面から切り込みを入れ、リードフレーム４０のうち制御チップ３０の直下に位置する部分と、制御チップ３０からのボンディングワイヤ５０が接続されている部分との間を分断する。

それにより、リードフレーム４０においては、制御チップ３０の直下に位置し制御チップ３０を搭載・支持する部位と、上記ワイヤ５０の接続部位との電気的に分離が実現される。このように、上記切り込みを入れる方法によれば、リードフレーム４０はケース１０の外側から形成される溝により分断されるため、チップ２０、３０を搭載する接着剤６０やダイボンド材６１を、導電性としてもかまわない。

また、上記各実施形態では、制御素子として制御チップ３０を示したが、制御素子はセンサチップ２０を制御する回路などを有するものであればよく、半導体チップにより構成されるものに限定されない。たとえば、上記各実施形態において、制御チップ３０を、制御回路を有する回路基板に代えてもよい。

また、センサチップ２０として、上記実施形態では熱流量センサの例を示したが、たとえば圧力センサの場合は、センサチップ２０のセンシング部２１は薄肉のダイアフラムであり、加速度センサの場合は、センシング部２１は櫛歯状にかみ合った可動電極および固定電極を有する梁構造体が挙げられる。これらセンシング部２１についても、マイクロマシン加工による微細構造を有するので、周囲応力を低減することは重要である。

１０ ケース
１２ 制御素子封止部としての制御チップ封止部
１３ 溝
２０ センサチップ
２１ センシング部
３０ 制御素子としての制御チップ
４０ リードフレーム
４１ アイランド
４４ 凹部
５０ 接続部材としてのボンディングワイヤ
７０ 封止部材
８０ テープ部材

Claims (9)

1. 樹脂よりなるケース（１０）と、
   前記ケース（１０）に設けられ検出を行うセンサチップ（２０）と、
   前記ケース（１０）に設けられ前記センサチップ（２０）の制御を行う制御素子（３０）と、を備え、
   前記制御素子（３０）は、前記ケース（１０）を構成する樹脂に包み込まれるように封止されて前記ケース（１０）に埋設されており、
   前記センサチップ（２０）は、前記ケース（１０）における前記制御素子（３０）を封止する部位である制御素子封止部（１２）の隣にて前記ケース（１０）の外表面上に配置されており、
   前記センサチップ（２０）と前記制御素子（３０）との間には、導電性を有するリードフレーム（４０）が介在しており、
   前記リードフレーム（４０）における前記制御素子（３０）寄りの部位は、前記制御素子封止部（１２）に封止されるとともに前記制御素子封止部（１２）内で前記制御素子（３０）と電気的に接続されており、
   前記リードフレーム（４０）における前記センサチップ（２０）寄りの部位は、前記ケース（１０）の外表面に露出し、接続部材（５０）を介して前記センサチップ（２０）に電気的に接続されており、
   前記ケース（１０）の外表面には、前記リードフレーム（４０）における前記センサチップ（２０）寄りの部位、前記接続部材（５０）および前記接続部材（５０）と前記センサチップ（２０）との接続部位を封止する樹脂よりなる封止部材（７０）が設けられていることを特徴とするセンサ装置。
2. 前記センサチップ（２０）は、前記制御素子（３０）側の端部にて前記ケース（１０）に固定されて片持ち支持され、当該支持されている端部とは反対側の端部が前記ケース（１０）より浮いて固定されておらず、
   この浮いている部位に、センシング部（２１）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記リードフレーム（４０）における前記センサチップ（２０）寄りの部位と前記センサチップ（２０）とを接続する前記接続部材は、ボンディングワイヤ（５０）であり、
   前記ケース（１０）の外表面のうち前記センサチップ（２０）が配置されている面は、前記リードフレーム（４０）における前記センサチップ（２０）寄りの部位の前記ボンディングワイヤ（５０）が接続される面よりも引っ込んだ面とされていることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ装置。
4. 前記リードフレーム（４０）は、前記ケース（１０）のうち前記センサチップ（２０）と前記制御素子（３０）との間の部位から前記センサチップ（２０）の直下の部位を通って前記ケース（１０）の端部まで延びるように、前記ケース（１０）に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ装置。
5. 前記リードフレーム（４０）は、前記センサチップ（２０）と前記制御素子（３０）との間の部位から前記ケース（１０）の端部まで直線的に延びる形状をなしていることを特徴とする請求項４に記載のセンサ装置。
6. 前記リードフレーム（４０）のうち前記センサチップ（２０）の直下に位置する部位は、前記センサチップ（２０）と前記制御素子（３０）との間に位置する部位に比べて、前記センサチップ（２０）側よりハーフエッチングされることにより凹んだ凹部（４４）とされており、
   前記凹部（４４）に前記ケース（１０）を構成する樹脂が充填されており、
   前記凹部（４４）に充填された前記樹脂の上に前記センサチップ（２０）が固定されていることを特徴とする請求項４または５に記載のセンサ装置。
7. 前記制御素子封止部（１２）内にて、前記リードフレーム（４０）の隣には前記制御素子（３０）を搭載するアイランド（４１）が設けられ、このアイランド（４１）上に前記制御素子（３０）が搭載されており、
   前記アイランド（４１）と前記リードフレーム（４０）とはこれら両部材（４０、４１）の間に介在するテープ部材（８０）に貼り付けられて接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサ装置。
8. 前記制御素子封止部（１２）内にて、前記リードフレーム（４０）の隣には前記リードフレーム（４０）と同一の材料よりなり前記制御素子（３０）を搭載するアイランド（４１）が設けられ、このアイランド（４１）上に前記制御素子（３０）が搭載されており、
   前記アイランド（４１）と前記リードフレーム（４０）との間には、前記制御素子封止部（１２）の外表面から当該間まで到達する溝（１３）が形成されており、この溝（１３）によって前記アイランド（４１）と前記リードフレーム（４０）とが分断されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサ装置。
9. 前記リードフレーム（４０）は、前記ケース（１０）のうち前記センサチップ（２０）と前記制御素子（３０）との間の部位から前記制御素子封止部（１２）内にて前記制御素子（３０）の直下の部位を通って前記ケース（１０）の端部まで延びるように、前記ケース（１０）に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサ装置。

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