JP2014134519A - 流量センサおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第2空間に樹脂MRを注入する圧力によって、弾性体フィルムLAFと半導体チップCHP1とが接する接触部分SELに隙間が生じ、この隙間に、樹脂MRとは成分の異なる樹脂MR2が浸み込む。この結果、樹脂MRから露出する半導体チップCHP1の領域のうち、流量検出部FDUおよびその近傍領域を除く領域に、樹脂MR2が形成されることになる。これにより、樹脂MRおよび樹脂MR2から露出する半導体チップCHP1の領域を小さくすることができる。
【選択図】図12
Description
<流量センサの回路構成>
まず、流量センサの回路構成を説明する。図1は、本実施の形態1における流量センサの回路構成を示す回路ブロック図である。図1において、本実施の形態1における流量センサは、まず、流量センサを制御するためのCPU(Central Processing Unit)1を有し、さらに、このCPU1に入力信号を入力するための入力回路2、および、CPU1からの出力信号を出力するための出力回路3を有している。そして、流量センサにはデータを記憶するメモリ4が設けられており、CPU1は、メモリ4にアクセスして、メモリ4に記憶されているデータを参照できるようになっている。
本実施の形態1における流量センサは上記のように構成されており、以下に、その動作について図1を参照しながら説明する。まず、CPU1は、出力回路3を介してトランジスタTrのベース電極に出力信号(制御信号)を出力することにより、トランジスタTrに電流を流す。すると、トランジスタTrのコレクタ電極に接続されている電源PSから、トランジスタTrのエミッタ電極に接続されている発熱抵抗体HRに電流が流れる。このため、発熱抵抗体HRは発熱する。そして、発熱抵抗体HRからの発熱で暖められた気体がヒータ制御ブリッジHCBを構成する抵抗体R1を加熱する。
次に、本実施の形態1における流量センサのレイアウト構成について説明する。例えば、図1に示す本実施の形態1における流量センサは、2つの半導体チップに形成される。具体的には、発熱抵抗体HR、ヒータ制御ブリッジHCBおよび温度センサブリッジTSBが1つの半導体チップに形成され、CPU1、入力回路2、出力回路3およびメモリ4などが別の半導体チップに形成される。以下では、発熱抵抗体HR、ヒータ制御ブリッジHCBおよび温度センサブリッジTSBが形成されている半導体チップのレイアウト構成について説明する。
図3は、関連技術における流量センサFSPの実装構成を示す図であり、樹脂で封止した後の構成を示す図である。特に、図3(a)は、関連技術における流量センサFSPの実装構成を示す平面図である。図3(b)は、図3(a)のA−A線で切断した断面図であり、図3(c)は図3(a)のB−B線で切断した断面図である。
半導体チップCHP1の流量検出部FDUおよびその近傍領域を含む樹脂MRで被覆されていない露出部分は、半導体チップCHP1の主成分であるシリコン材料が露出することになる。このシリコン材料は、脆性材料であるため、衝撃や温度変化で生じる熱応力などの外力負荷によって、破断しやすい。このため、半導体チップCHP1の流量検出部FDUおよびその近傍領域を含む露出部分を極力小さくする必要がある。
図6は、本実施の形態1における流量センサFS1の実装構成を示す図であり、樹脂で封止する前の構成を示す図である。特に、図6(a)は、本実施の形態1における流量センサFS1の実装構成を示す平面図である。図6(b)は、図6(a)のA−A線で切断した断面図である。また、図6(c)は、半導体チップの裏面を示す平面図である。
続いて、樹脂で封止した後の本実施の形態1における流量センサFS1の実装構成について説明する。図7は、本実施の形態1における流量センサFS1の実装構成を示す図であり、樹脂で封止した後の構成を示す図である。特に、図7(a)は、本実施の形態1における流量センサFS1の実装構成を示す平面図である。図7(b)は、図7(a)のA−A線で切断した断面図であり、図7(c)は、図7(a)のB−B線で切断した断面図である。
ここで、本実施の形態1の特徴は、樹脂MRから露出する半導体チップCHP1の領域のうち、流量検出部FDUおよびその近傍領域を除く領域に、樹脂MR2が形成されている点にある。これにより、本実施の形態1によれば、樹脂MRおよび樹脂MR2から露出する半導体チップCHP1の領域を小さくすることができる。すなわち、本実施の形態1によれば、半導体チップCHP1の主成分であるシリコン材料が露出する領域を小さくすることができる。この結果、衝撃や温度変化で生じる熱応力などの外力負荷によって、半導体チップCHP1が破断することを抑制することができる。
まず、図7(a)のB−B線で切断した断面図を使用して、本実施の形態1における特徴工程が明確化される観点で説明することにする(図8〜図13)。その後、本実施の形態1における流量センサFS1が半導体チップCHP1と半導体チップCHP2を有する2チップ構造であることが明確化される観点で説明する(図14〜図18)。
本実施の形態1における流量センサFS1によれば、以下に示す代表的な効果を得ることができる。
本変形例1では、弾性体フィルムLAFと半導体チップCHP1とが接する接触部分SELが、平面視において、ダイヤフラムDFと重なる領域に配置されている例について説明する。
本変形例2では、流量検出部FDUおよびその近傍領域を除く、半導体チップCHP1の表面領域を樹脂MR2だけで覆う例について説明する。
本変形例3では、流量センサの樹脂封止工程において、弾性体フィルムを使用しない例について説明する。
前記実施の形態1では、エッチング技術を使用することにより、半導体チップCHP1の裏面にダイヤフラムDFを形成する例について説明したが、本実施の形態2では、例えば、サンドブラスト法を使用することにより、半導体チップCHP1の裏面にダイヤフラムDFを形成する例について説明する。
次に、本実施の形態3における流量センサFS1について説明する。前記実施の形態1では、例えば、図7(b)や図7(c)に示すように、チップ搭載部TAB1上に接着材ADH1を介して半導体チップCHP1を配置する例について説明した。本実施の形態3では、例えば、図23に示すように、半導体チップCHP1とチップ搭載部TAB1の間に板状構造体PLTを挿入する例について説明する。
前記実施の形態1では、例えば、図7(b)に示すように、半導体チップCHP1と半導体チップCHP2を備える2チップ構造の流量センサFS1を例に挙げて説明した。本発明の技術的思想は、これに限らず、例えば、流量検出部と制御部(制御回路)を一体的に形成した1つの半導体チップを備える1チップ構造の流量センサにも適用することができる。本実施の形態4では、本発明の技術的思想を1チップ構造の流量センサに適用する場合を例に挙げて説明する。
図24は、本実施の形態4における流量センサFS2の実装構成を示す図であり、樹脂で封止した後の構成を示す図である。特に、図24(a)は、本実施の形態4における流量センサFS2の実装構成を示す平面図である。図24(b)は、図24(a)のA−A線で切断した断面図であり、図24(c)は、図24(a)のB−B線で切断した断面図である。特に、図24(b)は、露出している流量検出部FDU上を流れる気体の進行方向と並行する一断面を示しており、図24(b)において、気体は、例えば、X軸を左側から右側に向って流れるものとする。
2 入力回路
3 出力回路
4 メモリ
A ノード
ADH1 接着材
B ノード
BM 下金型
BR1 下流測温抵抗体
BR2 下流測温抵抗体
C ノード
CHP1 半導体チップ
CHP2 半導体チップ
CLK 割れ
CLS 着色材
CU 制御部
D ノード
DF ダイヤフラム
DM ダムバー
DPLT 溝
EP エポキシ樹脂
FDU 流量検出部
FSP 流量センサ
FS1 流量センサ
FS2 流量センサ
FUL フィラー
HCB ヒータ制御ブリッジ
HR 発熱抵抗体
IP1 入れ駒
LAF 弾性体フィルム
LD1 リード
LD2 リード
LF リードフレーム
MR 樹脂
MR2 樹脂
NUM 識別番号
OP1 開口部
OP2 開口部
OP3 開口部
PD1 パッド
PD2 パッド
PD3 パッド
PLT 板状構造体
PS 電源
Q 気体流量
R1 抵抗体
R2 抵抗体
R3 抵抗体
R4 抵抗体
SEL 接触部分
SL 寸法
SP1 第1空間
SP2 第2空間
TAB1 チップ搭載部
TAB2 チップ搭載部
Tr トランジスタ
TSB 温度センサブリッジ
UM 上金型
UR1 上流測温抵抗体
UR2 上流測温抵抗体
Vref1 参照電圧
Vref2 参照電圧
WL1 配線
W1 ワイヤ
W2 ワイヤ
W3 ワイヤ
Claims (15)
- (a)第1チップ搭載部と、
(b)前記第1チップ搭載部上に搭載された第1半導体チップと、を備え、
前記第1半導体チップは、
(b1)第1半導体基板の主面上に形成された流量検出部と、
(b2)前記第1半導体基板の前記主面とは反対側の裏面のうち、前記流量検出部と相対する領域に形成されたダイヤフラムとを有し、
前記第1半導体チップに形成されている前記流量検出部を露出した状態で、前記第1半導体チップの一部が封止体で封止されており、
前記封止体は、第1成分の第1樹脂と、前記第1成分とは異なる第2成分の第2樹脂を含むことを特徴とする流量センサ。 - 請求項1に記載の流量センサであって、
前記第1樹脂および前記第2樹脂は、樹脂と、フィラーと、着色材と、を含み、
前記第2樹脂に含まれる前記フィラーおよび前記着色材の量は、前記第1樹脂に含まれる前記フィラーおよび前記着色材の量とは相違することを特徴とする流量センサ。 - 請求項2に記載の流量センサであって、
前記第2樹脂に含まれる前記フィラーおよび前記着色材の量は、前記第1樹脂に含まれる前記フィラーおよび前記着色材の量よりも少ないことを特徴とする流量センサ。 - 請求項3に記載の流量センサであって、
前記第2樹脂は、可視光に対して透光性を有していることを特徴とする流量センサ。 - 請求項4に記載の流量センサであって、
前記第2樹脂で覆われた前記第1半導体チップの表面には、前記第1半導体チップを識別する識別番号が形成されていることを特徴とする流量センサ。 - 請求項1に記載の流量センサであって、
前記第2樹脂は、少なくとも、前記第1半導体チップの表面領域の一部上に形成されていることを特徴とする流量センサ。 - 請求項6に記載の流量センサであって、
前記第1樹脂は、前記第1半導体チップの表面領域のうちの第1領域上に形成され、
前記第2樹脂は、前記第1半導体チップの前記表面領域のうち、平面視において、前記第1領域よりも内側の第2領域に形成されていることを特徴とする流量センサ。 - 請求項1に記載の流量センサであって、
平面視において、前記第2樹脂は、前記ダイヤフラムと重ならないように形成されていることを特徴とする流量センサ。 - 請求項1に記載の流量センサであって、
平面視において、前記第2樹脂は、前記ダイヤフラムと重なるように形成されていることを特徴とする流量センサ。 - 請求項1に記載の流量センサであって、
前記第1半導体チップは、さらに、前記流量検出部を制御する制御部を有していることを特徴とする流量センサ。 - 請求項1に記載の流量センサであって、
さらに、
(c)第2チップ搭載部と、
(d)前記第2チップ搭載部上に配置された第2半導体チップと、を備え、
前記第2半導体チップは、第2半導体基板の主面上に形成された制御部であって、前記流量検出部を制御する前記制御部を有し、
前記第2半導体チップは、前記封止体で封止されていることを特徴とする流量センサ。 - 請求項1に記載の流量センサであって、
前記第1チップ搭載部と前記第1半導体チップとの間に板状構造体が挿入されていることを特徴とする流量センサ。 - 請求項1に記載の流量センサであって、
前記第1チップ搭載部のうち、平面視において、前記ダイヤフラムと重なる領域に貫通穴が形成されていることを特徴とする流量センサ。 - 第1チップ搭載部と、
前記第1チップ搭載部上に搭載された第1半導体チップと、を備え、
前記第1半導体チップは、
第1半導体基板の主面上に形成された流量検出部と、
前記第1半導体基板の前記主面とは反対側の裏面のうち、前記流量検出部と相対する領域に形成されたダイヤフラムとを有し、
前記第1半導体チップに形成されている前記流量検出部を露出した状態で、前記第1半導体チップの一部が封止体で封止されている流量センサの製造方法であって、
(a)前記第1チップ搭載部を有する基材を用意する工程と、
(b)前記第1半導体チップを用意する工程と、
(c)前記第1チップ搭載部上に前記第1半導体チップを搭載する工程と、
(d)前記(c)工程後、前記第1半導体チップに形成されている前記流量検出部を露出させつつ、前記第1半導体チップの一部を前記封止体で封止する工程と、を備え、
前記(d)工程は、
(d1)上金型と、下金型とを用意する工程と、
(d2)前記(d1)工程後、前記第1半導体チップの表面に弾性体フィルムを介して前記上金型の一部を押し当て、かつ、前記上金型と前記第1半導体チップの間に前記流量検出部を囲む第1空間を形成しながら、前記上金型と前記下金型により、前記第1半導体チップを搭載した前記基材を、第2空間を介して挟み込む工程と、
(d3)前記(d2)工程後、前記第2空間に、フィラーおよび着色材を含む第1樹脂を流し込む工程と、
(d4)前記(d3)工程後、前記第1樹脂を硬化させて前記封止体を形成する工程と、
(d5)前記(d4)工程後、前記封止体を前記下金型から離型する工程と、を有し、
前記(d3)工程においては、前記第1樹脂を流し込む注入圧力によって、前記第1半導体チップの表面と前記弾性体フィルムの間に、前記第1樹脂とは成分の異なる第2樹脂が浸み込み、
前記第2樹脂に含まれる前記フィラーおよび前記着色材の量は、前記第1樹脂に含まれる前記フィラーおよび前記着色材の量よりも少ないことを特徴とする流量センサの製造方法。 - 第1チップ搭載部と、
前記第1チップ搭載部上に搭載された第1半導体チップと、を備え、
前記第1半導体チップは、
第1半導体基板の主面上に形成された流量検出部と、
前記第1半導体基板の前記主面とは反対側の裏面のうち、前記流量検出部と相対する領域に形成されたダイヤフラムとを有し、
前記第1半導体チップに形成されている前記流量検出部を露出した状態で、前記第1半導体チップの一部が封止体で封止されている流量センサの製造方法であって、
(a)前記第1チップ搭載部を有する基材を用意する工程と、
(b)前記第1半導体チップを用意する工程と、
(c)前記第1チップ搭載部上に前記第1半導体チップを搭載する工程と、
(d)前記(c)工程後、前記第1半導体チップに形成されている前記流量検出部を露出させつつ、前記第1半導体チップの一部を前記封止体で封止する工程と、を備え、
前記(d)工程は、
(d1)上金型と、下金型とを用意する工程と、
(d2)前記(d1)工程後、前記第1半導体チップの表面と前記上金型との間に隙間を設け、かつ、前記流量検出部を囲む第1空間を形成しながら、前記上金型と前記下金型により、前記第1半導体チップを搭載した前記基材を、第2空間を介して挟み込む工程と、
(d3)前記(d2)工程後、前記第2空間に、フィラーおよび着色材を含む第1樹脂を流し込む工程と、
(d4)前記(d3)工程後、前記第1樹脂を硬化させて前記封止体を形成する工程と、
(d5)前記(d4)工程後、前記封止体を前記下金型から離型する工程と、を有し、
前記(d3)工程においては、前記第1樹脂を流し込む注入圧力によって、前記第1半導体チップの表面と前記上金型との間に設けられた前記隙間に、前記第1樹脂とは成分の異なる第2樹脂が浸み込み、
前記第2樹脂に含まれる前記フィラーおよび前記着色材の量は、前記第1樹脂に含まれる前記フィラーおよび前記着色材の量よりも少ないことを特徴とする流量センサの製造方法。
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