JP2023069455A - 流体センサおよび流体センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂の充填量の管理を容易にして樹脂の平坦性のばらつきを低減し、流体センサによる流速の計測精度の低下を抑制する。【解決手段】流体センサは、基板上に搭載され、表面上を流れる流体を検出するセンサチップと、前記センサチップの周囲を囲って前記基板上に配置される第１筐体と、前記センサチップと前記第１筐体との間の凹部に充填された、フィラーを含む１液タイプの樹脂と、前記第１筐体上に配置される第２筐体と、前記第１筐体と前記第２筐体との間に設けられ、前記センサチップの表面を流れる流体の流路と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、流体センサおよび流体センサの製造方法に関する。

気体の流速を計測する流体センサにおいて、感温素子として機能する抵抗素子をヒータの両側に配置し、気流に応じて変化する抵抗素子の抵抗値の差に応じて流速を測定する手法が知られている。この種の流体センサは、基板上に搭載されるセンサチップの周囲と筐体との間の凹部に、センサチップの高さに合わせて樹脂を充填することで、流体センサの外部からセンサチップ上に流れ込む気流に乱流が発生することを抑制している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８－５４５２８号公報

充填する樹脂が凹部内に十分に回り込まず、凹部内で基板が露出する場合、または、樹脂がセンサチップの側壁または筐体の側壁と十分に密着されない場合、水分が基板に侵入し、基板上の端子等を腐食させるおそれがある。例えば、粘度が一液タイプよりも低い二液タイプの樹脂を使用することで、樹脂の回り込みを良くすることができる。しかしながら、二液タイプの樹脂は、時間とともに粘度が高くなるため、樹脂の充填量を管理しにくく、作業性が悪いという問題がある。また、樹脂の充填量がばらつくことで、センサチップの周囲に凹状または凸状の段差が生じた場合、流体センサによる流速の計測精度が低下してしまう。

開示の技術は、樹脂の充填量の管理を容易にして樹脂の平坦性のばらつきを低減し、流体センサによる流速の計測精度の低下を抑制することを目的とする。

上記技術的課題を解決するため、本発明の一形態の流体センサは、基板上に搭載され、表面上を流れる流体を検出するセンサチップと、前記センサチップの周囲を囲って前記基板上に配置される第１筐体と、前記センサチップと前記第１筐体との間の凹部に充填された、フィラーを含む１液タイプの樹脂と、前記第１筐体上に配置される第２筐体と、前記第１筐体と前記第２筐体との間に設けられ、前記センサチップの表面を流れる流体の流路と、を有する。

樹脂の充填量の管理を容易にして樹脂の平坦性のばらつきを低減し、流体センサによる流速の計測精度の低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る流体センサの一例を示す図である。 図１のセンサチップの一例を示す図である。 図１の流体センサの製造方法の一例を示す図である。 図３の製造方法の続きを示す図である。 図１の凹部に充填された樹脂の硬化後の表面形状と、樹脂上を通過する気流との例を示す図である。 図１の凹部に充填される樹脂の組成の例を示す図である。 図１の流体センサの製造方法の一例を示すフロー図である。

以下、図面を参照して実施の形態の説明を行う。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

（流体センサの構造）
図１は、本発明の一実施形態に係る流体センサの一例を示す図である。以下の説明では、Ｚ方向を示す矢印の矢じり側を上側とも称し、矢じり側と反対側を下側とも称する。図１に示す流体センサ１００は、センサチップ１１０、基板１２０、下筐体１３０および上筐体１４０を有する。特に限定されないが、流体センサ１００は、風速計として屋外に設置されてもよく、あるいは、屋内での風の動きを検出するためにクリーンルーム等の屋内に設置されてもよい。下筐体１３０は、第１筐体の一例であり、上筐体１４０は、第２筐体の一例である。

センサチップ１１０は、例えば、矩形状の基板１２０上のほぼ中央に搭載され、流体センサ１００に流れ込む流体（例えば、空気）の風速および風向を検出する。センサチップ１１０は、ボンディングワイヤ１２１を介して基板１２０に電気的に接続される。センサチップ１１０の例は、図２に示される。

下筐体１３０は、円筒状の外枠１３１と、外枠１３１の上端から内側に向けて突出するリング状の突出部１３２とを有する。例えば、突出部１３２の厚さは、センサチップ１１０の厚さと同じに設計される。

上筐体１４０は、円盤状の蓋部１４１と複数の支柱１４２と肉厚部１４３とを有する。蓋部１４１は、下筐体１３０の外枠１３１の外径とほぼ同じ外径を有する。複数の支柱１４２は、例えば、横断面が円形状であり、蓋部１４１の下面の周辺部に等間隔で設けられる。肉厚部１４３は、蓋部１４１の中心部においてセンサチップ１１０に対向して設けられ、円錐台状を有する。

そして、各支柱１４２の下端が樹脂２０１を介して外枠１３１の上端に接着されることで、上筐体１４０は下筐体１３０に固定される。また、複数の支柱１４２により蓋部１４１が外枠１３１で支持されることにより、蓋部１４１と突出部１３２との間の空間に流体の流路１５０が形成される。

図１では、流路１５０がセンサチップ１１０の周囲（Ｘ方向およびＹ方向）の全体に形成されるため、センサチップ１１０は、流体の風向にかかわらず風速を検出することができる。また、肉厚部１４３により、センサチップ１１０上の流路を、支柱１４２が配置される領域の流路より狭くすることで、センサチップ１１０による風速の検知感度を高くすることができる。

基板１２０は、基板１２０の上面の外周部が突出部１３２の下面に接した状態で、基板１２０の周囲に配置される樹脂２０２により突出部１３２の下面と接着される。基板１２０の下面には、抵抗、コンデンサ、インダクタ等の複数の電子部品１６１が搭載される。基板１２０の下面の外周部には、ピン状の複数の外部端子１６２が固定される。例えば、複数の外部端子１６２は、流体センサ１００が搭載される図示しないメイン基板のスルーホール等にはんだ付けされる。

基板１２０の中央部は、センサチップ１１０の下側の空間まで貫通する貫通穴１２０ａを有する。貫通穴１２０ａは、センサチップ１１０を基板１２０に実装するときの熱（例えば、接着剤の熱硬化時の熱）によりセンサチップ１１０の下側の空間の圧力が高くなることを抑制することができる。この結果、センサチップ１１０が基板１２０に対して傾いて接着されること抑制することができる。

下筐体１３０の環状の突出部１３２の内壁と、センサチップ１１０の外周と、基板１２０の上面とに囲まれる環状の凹部１７０には、樹脂２０３が充填される。また、突出部１３２の上面と、センサチップ１１０の上面と、樹脂２０３の上面とは、例えば、フッ素系の撥水コート剤の塗布により形成された防水性および防湿性を有する保護膜１８０により覆われる。

保護膜１８０によりセンサチップ１１０、センサチップ１１０と樹脂２０３との界面、および突出部１３２と樹脂２０３との界面に水分が侵入することを抑制することができる。これにより、例えば、センサチップ１１０上に設けられるパッドとボンディングワイヤ１２１との接続部の腐食を抑制することができる。

なお、下筐体１３０の内壁とセンサチップ１１０との距離（凹部１７０の幅に相当）は、樹脂２０３の表面の凹みを少なくするために、センサチップ１１０の高さ（チップ厚）の２倍程度以下にすることが好ましい。また、凹部１７０の幅は、チップ厚の２倍程度にすることが好ましい。これにより、センサチップ１１０の基板１２０上での搭載位置と下筐体１３０の基板１２０上での接着位置との一方または両方がずれた場合にも、ボンディングワイヤ１２１を基板１２０上の端子に確実に接続可能な空間を凹部１７０に確保することができる。

なお、ボンディングワイヤ１２１を所望の湾曲形状にして基板１２０上の端子に確実に接続するために、センサチップ１１０上のパッドと基板１２０上の端子との平面視（Ｚ方向から見た状態）の距離は、センサチップ１１０の高さ程度に設定されることが好ましい。

（センサチップの構造）
図２は、図１のセンサチップ１１０の一例を示す図である。図２（Ａ）は、センサチップ１１０の平面図を示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ－Ａ'線に沿う断面図を示す。例えば、センサチップ１１０は、半導体製造技術を使用して形成される。

センサチップ１１０は、ヒータとして機能するヒータ抵抗Ｒｈと感温素子Ｒｕ（Ｒｕ（１）、Ｒｕ（２））、Ｒｄ（Ｒｄ（１）、Ｒｄ（２））とを有する。例えば、ヒータ抵抗Ｒｈは、白金（Ｐｔ）、ニクロム（ＮｉＣｒ）、ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ₂）、ケイ化タングステン（ＷＳｉ₂）またはポリシリコーン等により形成される。例えば、感温素子Ｒｕ、Ｒｄは、温度変化により抵抗値が変化する酸化バナジウム膜を有する抵抗素子が使用される。

例えば、感温素子Ｒｕ、Ｒｄを形成する酸化バナジウム膜のサイズおよび膜厚のそれぞれは、互いに等しく、感温素子Ｒｕ、Ｒｄの抵抗値は、互いに等しい。感温素子Ｒｕ、Ｒｄは、ヒータ抵抗Ｒｈの発熱等による周囲温度の変化に応じて抵抗値がそれぞれ変化し、感温素子Ｒｕ、Ｒｄを流れる電流が変化する。

例えば、ヒータ抵抗Ｒｈは、平面視（上面視）で正方形状のセンサチップ１１０の中央に設けられる。感温素子Ｒｕ（１）、Ｒｄ（１）は、センサチップ１１０のＸ方向の両側に設けられる。感温素子Ｒｕ（２）、Ｒｄ（２）は、センサチップ１１０のＹ方向の両側に設けられる。すなわち、センサチップ１１０は、感温素子Ｒｕ（１）、Ｒｄ（１）の配列の向きと、感温素子Ｒｕ（２）、Ｒｄ（２）の配列の向きとが異なる２つ感温素子対を有する。

感温素子Ｒｕ（１）、Ｒｄ（１）、Ｒｕ（２）、Ｒｄ（２）の各々とヒータ抵抗Ｒｈとの距離は、互いに同じである。また、センサチップ１１０上には、細長い配線を蛇行させることで形成された温度センサＴＳＮＳが設けられる。

センサチップ１１０は、平面視でセンサチップ１１０の外周部に設けられる半導体基板ＳＵＢと、半導体基板ＳＵＢ上に設けられるメンブレンＭＥＭＢ（薄膜）とを有する。例えば、半導体基板ＳＵＢは、シリコーン基板またはＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板である。メンブレンＭＥＭＢは、多層配線構造を有してもよい。センサチップ１１０の中央部において、メンブレンＭＥＭＢの半導体基板ＳＵＢ側の裏面は、空間ＳＰが設けられる。ヒータ抵抗Ｒｈおよび感温素子Ｒｕ、Ｒｄは、空間ＳＰに対向するメンブレンＭＥＭＢ上に配置される。メンブレンＭＥＭＢ上には、ヒータ抵抗Ｒｈおよび感温素子Ｒｕ、Ｒｄを覆って保護膜ＰＡＳＦが設けられる。保護膜ＰＡＳＦ上には、保護膜ＰＡＳＦから露出するパッドＰＡＤが設けられる。

ヒータ抵抗Ｒｈは、細長い配線を蛇行させた正方形状を有する。このため、感温素子Ｒｕ（１）、Ｒｄ（１）、Ｒｕ（２）、Ｒｄ（２）とヒータ抵抗Ｒｈとの相対的な位置関係とをすべて同じにすることができる。この結果、例えば、センサチップ１１０とともにメイン基板に搭載されるＣＰＵ（Central Processing Unit）等の制御部は、感温素子対Ｒｕ、Ｒｄ毎に、抵抗値の変化に基づいて、ヒータ抵抗Ｒｈ上の風速を算出することができる。

例えば、制御部は、感温素子Ｒｕ（１）、Ｒｄ（１）の抵抗値の変化に基づいて、Ｘ方向の風速を算出し、感温素子Ｒｕ（２）、Ｒｄ（２）の抵抗値の変化に基づいて、Ｙ方向の風速を算出することができる。さらに、制御部は、２つの感温素子対Ｒｕ、Ｒｄの抵抗値の変化に基づいて算出した２つの風速から気流の方向（風向）を算出することができる。

ヒータ抵抗Ｒｈ、感温素子Ｒｕ（１）、Ｒｄ（１）、Ｒｕ（２）、Ｒｄ（２）および温度センサＴＳＮＳの各々の両端は、配線Ｗを介してセンサチップ１１０の外周部に設けられるパッドＰＡＤにそれぞれ接続される。各パッドＰＡＤは、図１に示したように、ボンディングワイヤ１２１を介して基板１２０に設けられる端子に接続され、さらに、外部端子１６２を介して図示しないメイン基板に接続される。

パッドＰＤに接続されない２本の配線は、ダミー配線ＤＭＹである。ダミー配線ＤＭＹを設けることにより、ヒータ抵抗Ｒｈおよび感温素子Ｒｕ、Ｒｄの周囲の配線のレイアウトを対称にすることができる。これにより、センサチップ１１０の半導体製造工程において、感温素子Ｒｕ、Ｒｄの形状のばらつきを抑制することができ、感温素子Ｒｕ、Ｒｄの電気的特性のずれを抑制することができる。

（流体センサの製造方法）
図３および図４は、図１の流体センサ１００の製造方法の一例を示す図である。例えば、まず、センサチップ１１０、電子部品１６１および外部端子１６２が基板１２０に搭載される。次に、センサチップ１１０のパッドＰＡＤと基板１２０の端子１２０ｂとが、ボンディングワイヤ１２１により接続され、図３（Ａ）に示すセンサ本体部１０１が形成される。そして、基板１２０上に下筐体１３０が被せられ、突出部１３２が基板１２０の上面に配置される。

次に、図３（Ｂ）に示すように、基板１２０の外周部と突出部１３２とが樹脂２０２により接着される。これにより、基板１２０の上面が突出部１３２の下面と密着した状態で、センサ本体部１０１が下筐体１３０に固定される。そして、突出部１３２の内壁と、センサチップ１１０の外周と、基板１２０の上面とに囲まれる環状の凹部１７０が形成される。

次に、図４（Ａ）に示すように、凹部１７０に樹脂２０３が充填される。例えば、樹脂２０３は、所定の範囲の粒度を有するフィラー２０３ａを所定量含むエポキシ樹脂である。例えば、フィラー２０３ａは、ガラスであり、エポキシ樹脂は、一液タイプである。樹脂２０３の種類については、図６で説明される。樹脂２０３の充填は、センサ本体部１０１および下筐体１３０を温めた状態で、温めた樹脂２０３を凹部１７０に流し込むことで行われる。

樹脂２０３にエポキシ樹脂を使用することで、シリコーン樹脂を使用する場合に比べて、防湿性および防水性を確保することができ、基板１２０上の端子の腐食を抑制することができる。この結果、屋外環境に適した流体センサ１００を形成することができる。また、樹脂２０３にフィラーを混ぜることで、二液タイプのエポキシ樹脂に比べて粘度が高い一液タイプのエポキシ樹脂でも濡れ性（樹脂の回り込み）を良くすることができる。さらに、樹脂２０３にフィラーを混ぜることで、樹脂２０３の硬化時の収縮量を小さくすることができる。樹脂２０３の濡れ性については、図６で説明される。

また、樹脂２０３にエポキシ樹脂を使用することで、シリコーン樹脂を使用する場合に比べて、熱硬化温度を低くすることができ、樹脂２０３の熱硬化時にセンサチップ１１０、基板１２０および下筐体１３０に掛かる温度を低くすることができる。これにより、例えば、基板１２０または下筐体１３０の材料の選択肢を広げることができる。

例えば、樹脂２０３は、凹部１７０の上面から盛り上がらないように、凹部１７０の上面近くまで充填される。この後、センサ本体部１０１および下筐体１３０が、樹脂２０３の硬化温度まで加熱され、樹脂２０３が硬化する。

樹脂２０３の上面を、センサチップ１１０の上面および突出部１３２の上面に揃えて平坦形状にすることで、樹脂２０３の上面を通ってセンサチップ１１０に流れ込む気流が、樹脂２０３の上面で乱れることを抑制することができる。これにより、流体センサ１００による流速の計測精度が低下することを抑制することができる。

次に、撥水コート剤がセンサチップ１１０、突出部１３２および樹脂２０３の上面に塗布される。例えば、撥水コート剤は、センサチップ１１０上に滴下されるため、凹部１７０上に露出するボンディングワイヤ１２１にも塗布される。そして、加熱処理により、撥水コート剤が乾燥され、保護膜１８０が形成される。

次に、図４（Ｂ）に示すように、下筐体１３０の外枠１３１の上面に間隔を置いて樹脂２０１が塗布される。次に、上筐体１４０の支柱１４２を下筐体１３０の外枠１３１に塗布された樹脂２０１に合わせて、下筐体１３０上に上筐体１４０が載せられる。そして、各支柱１４２の下端が樹脂２０１を介して外枠１３１の上端に接着され、図１に示した流体センサ１００が完成する。

（樹脂の充填量と平坦性との関係）
図５は、図１の凹部１７０に充填された樹脂２０３の硬化後の表面形状と、樹脂２０３上を通過する気流との例を示す図である。例えば、樹脂２０３の充填量が凹部１７０の体積の８０％以上、１００％以下の場合、樹脂２０３の表面の位置は、突出部１３２の上面およびセンサチップ１１０の上面とほぼ同じか、わずかに下になる。すなわち、樹脂２０３の表面と、突出部１３２の上面およびセンサチップ１１０の上面との平坦性を確保することができる。この場合、センサチップ１１０に向かって樹脂２０３上を通過する気流ＡＦは、センサチップ１１０上に向かって真っ直ぐ流れる。この結果、流体センサ１００に流入する気流の速度をセンサチップ１１０により精度良く検出することができる。

一方、硬化後の樹脂２０３の充填量が少ない場合、樹脂２０３の表面は、突出部１３２の上面およびセンサチップ１１０の上面に対して低くなり、凹状の段差が生じる。この場合、センサチップ１１０上に向かう気流ＡＦは、樹脂２０３上を通過するときに段差に沿って下降した後に上昇し、センサチップ１１０から離れてしまう。あるいは、センサチップ１１０上に向かう気流ＡＦにより、樹脂２０３上で渦流が発生してしまう。これにより、センサチップ１１０を通過する気流の流速が流体センサ１００に流入する気流の速度と相違するため、センサチップ１１０による流速の検出精度は低下する。

また、硬化後の樹脂２０３の充填量が多く、充填量が凹部１７０の体積の１００％を超えた場合、樹脂２０３の表面は、突出部１３２の上面およびセンサチップ１１０の上面に対して高くなり、凸状の段差が生じる。この場合、センサチップ１１０上に向かう気流ＡＦは、樹脂２０３上を通過するときに段差に沿って上昇し、センサチップ１１０から離れてしまう。これにより、センサチップ１１０を通過する気流の流速が流体センサ１００に流入する気流の速度と相違するため、センサチップ１１０による流速の検出精度は低下する。

（樹脂の違いによる濡れ性および作業性の評価）
図６は、図１の凹部１７０に充填される樹脂２０３の組成の例を示す図である。例えば、本発明者らは、４種類の樹脂２０３を凹部１７０に充填した流体センサ１００を試作し、濡れ性および作業性を評価した。

仕様Ａの樹脂２０３は、一液タイプのエポキシ樹脂（常温での粘性４Ｐａ・ｓ）に、粒径が１～４μｍのフィラーを５５％～６５％（体積％）混ぜ込んだものであり、濡れ性および作業性は、ともに良好であった。なお、図４（Ａ）に示したように、フィラーは、仕様の範囲で粒径が様々なものを含む。

ここで、濡れ性が良いとは、凹部１７０の隅々まで樹脂２０３が隙間なく回り込むことを示す。粘度が二液タイプのエポキシ樹脂より高い一液タイプのエポキシ樹脂においても、所定の粒径のフィラーを所定の割合でエポキシ樹脂に混ぜることで、濡れ性を良くすることができる。これにより、例えば、作業者の技量によらず、樹脂２０３を凹部１７０の隅々まで回り込ませることができ、作業性を向上することができる。この結果、樹脂２０３が凹部１７０内に十分回り込まないことにより発生するリペアの頻度を低減することができる。作業性が向上し、リペアの頻度が低減するため、流体センサ１００の製造コストを低減することができる。

さらに、エポキシ樹脂にフィラーを混ぜることで、エポキシ樹脂の熱硬化時の収縮量を少なくすることができる。これにより、樹脂２０３の凹部１７０への充填後の樹脂２０３の表面の位置と、樹脂２０３の熱硬化後の表面の位置をほぼ同じにすることができる。したがって、熱硬化による樹脂２０３の凹みによる流体センサ１００の流速の計測精度の低下を抑制することができる。

また、樹脂２０３を凹部１７０の隅々まで回り込ませることができるため、水分等が凹部１７０の底面に侵入することを抑制することができる。この結果、例えば、保護膜１８０を生成しない場合にも、基板１２０上の端子が腐食することを抑制することができ、ボンディングワイヤ１２１が端子から剥がれることを抑制することができる。これにより、流体センサ１００の信頼性の低下を抑制することができる。

さらに、一液タイプのエポキシ樹脂は、二液タイプのエポキシ樹脂に比べて適度な粘度があるため、例えば、樹脂２０３の凹部１７０の充填時に樹脂２０３が凹部１７０の外に飛び散ることを抑制することができる。この結果、二液タイプのエポキシ樹脂に比べて、適正量の樹脂２０３を容易に凹部１７０に充填することができる。

仕様Ｂの樹脂２０３は、一液タイプのエポキシ樹脂（粘性１０Ｐａ・ｓ）に、粒径が２０～５０μｍのフィラーを３５％～４５％（体積％）混ぜ込んだものであり、濡れ性および作業性は、ともに良好であった。

仕様Ｃの樹脂２０３は、一液タイプのエポキシ樹脂（粘性２５Ｐａ・ｓ）に、粒径が２０～５０μｍのフィラーを３５％～５０％（体積％）混ぜ込んだものであり、濡れ性は悪いが作業性は良好であった。ここで、濡れ性が悪いとは、凹部１７０内の角部等に樹脂２０３が流れ込みにくく、凹部１７０内に気泡が残り、あるいは、凹部１７０の底面が露出することを示す。

仕様Ｄの樹脂２０３は、二液タイプのエポキシ樹脂（粘性１．２Ｐａ・ｓ）であり、濡れ性は良いが作業性は悪い。ここで、作業性が悪いとは、例えば、流体センサ１００の製造工程において、複数の流体センサ１００の凹部１７０に樹脂２０３を順次充填するときに、樹脂２０３の粘度が徐々に高くなり、充填量がばらつくことを示す。

図６に示す試作品の評価により、凹部１７０に充填する樹脂２０３の仕様は、以下の２つのいずれかが好適であることが分かった。
（１）一液タイプのエポキシ樹脂に粒径が１～４μｍのフィラーを５５％～６５％混ぜ込んだもの。
（２）一液タイプのエポキシ樹脂に粒径が２０～５０μｍのフィラーを３５％～４５％混ぜ込んだもの。

（流体センサの製造フロー）
図７は、図１の流体センサ１００の製造方法の一例を示すフロー図である。なお、図７に示すフローでは、センサチップ１１０および各種電子部品１６１を基板１２０に搭載したセンサ本体部１０１が、予め製造されているとする。また、一液タイプのエポキシ樹脂にフィラーが予め混ぜ込まれているとする。

まず、ステップＳ１０において、センサ本体部１０１の基板１２０と下筐体１３０とが接着される。次に、ステップＳ２０において、接着により一体化されたセンサ本体部１０１と下筐体１３０とが予熱され、図６の仕様Ａまたは仕様Ｂの樹脂２０３とが予熱される。予熱の温度は、例えば、樹脂２０３の熱硬化温度が１００～１２０℃の場合、５０～６０℃である。

次に、ステップＳ３０において、センサ本体部１０１の凹部１７０に樹脂２０３が充填される。この後、樹脂２０３が凹部１７０に充填されたセンサ本体部１０１と下筐体１３０とが、熱硬化温度まで加熱され、樹脂２０３が硬化される。センサ本体部１０１および樹脂２０３を、樹脂２０３の熱硬化温度より低い温度に予熱しておくことで、樹脂２０３の粘度を下げることができ、樹脂２０３の濡れ性を良くすることができる。この結果、樹脂２０３の凹部１７０への充填時の作業性を向上することができる。

また、一液タイプのエポキシ樹脂は、二液タイプのエポキシ樹脂に比べて、時間が経過することによっておこる粘度の上昇は緩やかであり、また、加熱した場合においても粘度の上昇は緩やかである。このため、センサ本体部１０１および樹脂２０３を予熱しない場合に比べて、または、二液タイプのエポキシ樹脂を使用する場合に比べて、規定量の樹脂２０３を凹部１７０に充填するときの作業性を良くすることができる。さらに、予熱により樹脂２０３の粘度が下がるため、粘度の高い樹脂が使用可能になり、一液タイプのエポキシ樹脂の選択肢を広げることができる。

次に、ステップＳ４０において、撥水コート剤がセンサチップ１１０、突出部１３２および樹脂２０３の上面に塗布され、乾燥される。

次に、ステップＳ５０において、上筐体１４０と下筐体１３０とが接着され、図１に示した流体センサ１００の組み立てが完了する。次に、ステップＳ６０において、組み立てが完了した流体センサ１００の最終的な特性の調整（トリミング）と最終確認試験とが実施され、不良品が除去されることで流体センサ１００が完成する。

以上、この実施形態では、樹脂２０３がフィラーを混ぜた一液タイプのエポキシ樹脂であるため、二液タイプのエポキシ樹脂に比べて粘度が高い一液タイプのエポキシ樹脂でも濡れ性を良くすることができる。これにより、樹脂２０３の充填時に凹部１７０内に気泡が残ることを抑制することができ、あるいは、凹部１７０の底面（基板１２０）が露出することを抑制することができる。

この結果、樹脂２０３を凹部１７０に充填する作業の作業性を向上することができ、リペアの頻度を低減することができる。また、濡れ性の改善により、凹部１７０の底面が露出することを抑制することができるため、基板１２０上の端子の腐食を抑制することができる。この結果、屋外環境に適した流体センサ１００を形成することができる。

例えば、一液タイプのエポキシ樹脂に粒径が１～４μｍのフィラーを５５％～６５％混ぜ込んだ樹脂２０３を凹部１７０に充填することで、充填時の作業性を向上することができる。あるいは、一液タイプのエポキシ樹脂に粒径が２０～５０μｍのフィラーを３５％～４５％混ぜ込んだ樹脂２０３を凹部１７０に充填することで、充填時の作業性を向上することができる。

濡れ性の改善および作業性の改善により、樹脂２０３の上面が凹状または凸状になることを抑制することができる。これにより、樹脂２０３の上面を通ってセンサチップ１１０に流れ込む気流が、樹脂２０３の上面で乱れることを抑制することができる。この結果、流体センサ１００による流速の計測精度が低下することを抑制することができる。

すなわち、樹脂２０３の充填量の管理を容易にして樹脂２０３の平坦性のばらつきを低減し、流体センサ１００による流速の計測精度の低下を抑制することができる。例えば、樹脂２０３の充填を凹部１７０の体積の８０％以上、１００％以下に管理することで、樹脂２０３の表面と、突出部１３２の上面およびセンサチップ１１０の上面との平坦性を確保することができる。

センサ本体部１０１および樹脂２０３を、樹脂２０３の熱硬化温度より低い温度に予熱しておくことで、粘度を下げた状態で樹脂２０３を凹部１７０に充填することができ、作業性をさらに向上することができる。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１００…流体センサ、１０１…センサ本体部、１１０…センサチップ、１２０…基板、１２０ａ…貫通穴、１２１…ボンディングワイヤ、１３０…下筐体、１３１…外枠、１３２…突出部、１４０…上筐体、１４１…蓋部、１４２…支柱、１４３…肉厚部、１５０…流路、１６１…電子部品、１７０…凹部、１８０…保護膜、２０１、２０２、２０３…樹脂、２０３ａ…フィラー、ＤＭＹ…ダミー配線、ＭＥＭＢ…メンブレン、ＰＡＤ…パッド、ＰＡＳＦ…保護膜、Ｒｄ…感温素子、Ｒｈ…ヒータ抵抗、Ｒｕ…感温素子、ＳＰ…空間、ＳＵＢ…半導体基板、ＴＳＮＳ…温度センサ、Ｗ…配線

Claims (8)

1. 基板上に搭載され、表面上を流れる流体を検出するセンサチップと、
   前記センサチップの周囲を囲って前記基板上に配置される第１筐体と、
   前記センサチップと前記第１筐体との間の凹部に充填された、フィラーを含む１液タイプの樹脂と、
   前記第１筐体上に配置される第２筐体と、
   前記第１筐体と前記第２筐体との間に設けられ、前記センサチップの表面を流れる流体の流路と、を有する
   流体センサ。
2. 前記樹脂は、粘度が４Ｐａ・ｓであり、粒径が１～４μｍのフィラーを５５％～６５％（体積％）含む
   請求項１に記載の流体センサ。
3. 前記樹脂は、粘度が１０Ｐａ・ｓであり、粒径が２０～５０μｍのフィラーを３５％～４５％（体積％）含む
   請求項１に記載の流体センサ。
4. 前記フィラーを含む前記樹脂の前記凹部への充填量は、前記凹部の体積の８０％以上、１００％以下である
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の流体センサ。
5. 前記凹部に位置する前記基板上に設けられ、前記センサチップのパッドに接続されるボンディングワイヤが接続される端子を有する
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の流体センサ。
6. 前記樹脂は、エポキシ樹脂からなる
   請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の流体センサ。
7. 基板上に搭載され、表面上を流れる流体を検出するセンサチップを有する流体センサの製造方法であって、
   前記センサチップが搭載された前記基板上に、前記センサチップの周囲を囲って第１筐体を配置し、
   前記センサチップと前記第１筐体との間の凹部に、フィラーを含む１液タイプのエポキシ樹脂を充填し、
   前記エポキシ樹脂を硬化し、
   前記第１筐体上に第２筐体を配置して、前記センサチップの表面を流れる流体の流路を形成する
   流体センサの製造方法。
8. 前記凹部に前記エポキシ樹脂を充填する前に、前記エポキシ樹脂と、前記基板、前記センサチップおよび前記第１筐体とを、前記エポキシ樹脂の硬化温度より低い温度で予熱する
   請求項７に記載の流体センサの製造方法。

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