JP4609019B2 - 熱式流量センサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱式流量センサに関するものである。

ヒータの生じる熱が、ヒータ近傍を通過する流体によって奪われることを利用して、流体の流量を検出する熱式流量センサとして、例えば特許文献１が開示されている。

特許文献１に示される熱式流量センサは、薄肉部を有する基板（半導体基板）上に、薄肉部に形成されたヒータ（発熱抵抗体）を含む流量検出部（センサ部）が形成されてなる流量検出チップと、接続ワイヤ（接続体）を介して流量検出部と電気的に接続され、流量検出部の出力を信号処理する回路部を有する回路チップと、接続ワイヤ（接続体）を介して回路部と電気的に接続されたリード（接続体）と、少なくとも流量検出チップを搭載する支持体（閉塞支持リード）とを有している。

そして、支持体上に流量検出チップを搭載した状態で、ヒータを含む流量検出部の一部が被測定流体に対して露出されるように、接続ワイヤと流量検出部及び回路部との各接続部位、接続ワイヤと回路部及びリードとの各接続部位、及び回路チップを含む範囲を、モールド材により一体的に被覆してなるものである。

また、支持体は、流量検出チップが配置される底面部から垂直方向に折曲し、流量検出チップを位置決めする位置決め用の片端面及び両側面を有しており、流量検出チップは、この片端面及び両側面によって位置決めされて、基板の薄膜部下部の空洞部位（空洞）を塞ぐように支持体上に配置される。従って、流量検出チップの薄肉部下部の空洞部位が支持体によって閉塞されて、被測定流体（空気流）に直接晒されることがないので、空洞部位における乱流の発生を防止でき、ヒータの温度揺らぎが少なくなるので、出力信号のノイズを低減することができる。
特許第３３２８５４７号

しかしながら、特許文献１に示す熱式流量センサにおいて、流量検出チップは、支持体上に配置された状態で薄肉部下部の空洞部位が閉塞され、被測定流体に直接晒されることのない構造となっている。従って、基板の空洞部位を取り囲むように、空洞部位の周囲部分が支持体に固定（例えば接着）されている場合、空洞部位に封止された流体（空気）の温度が、熱式流量センサの周囲の温度変化に追従し難いため、測定誤差が生じるという問題がある。

また、仮に流量検出チップが、支持体に対して部分的に固定されている場合には、空洞部位が、流量検出チップと支持体との間の隙間を介して外部と通じることも可能である。しかしながら、流量検出チップを位置決めする支持体の両側面（及び片端面）と対向する流量検出チップの側面との間には、所定のクリアランス（すなわち隙間）があるため、モールド材による一体成形時に、当該隙間にモールド材が侵入する恐れがある。そして、流量検出チップの配置のばらつきや、支持体の両側面（及び片端面）の形成ばらつきによっては、空洞部位までモールド材が侵入し、空洞部位が閉塞されて、上述のように測定誤差が生じるということも考えられる。

本発明は上記問題点に鑑み、乱流によるノイズを低減でき、且つ、温度変化による測定誤差を低減できる熱式流量センサ及びその製造方法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１〜８に記載の熱式流量センサは、薄肉部を有する基板上に、薄肉部に形成されたヒータを含む流量検出部が形成されてなる流量検出チップと、第１接続ワイヤを介して流量検出部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部を有する回路チップと、第２接続ワイヤを介して回路部と電気的に接続されたリードと、少なくとも流量検出チップを搭載する支持体とを備え、支持体上に流量検出チップを搭載した状態で、ヒータを含む流量検出部の一部が被測定流体に対して露出されるように、第１接続ワイヤと流量検出部及び回路部との各接続部位、第２接続ワイヤと回路部及びリードとの各接続部位、及び回路チップを含む範囲が、モールド材により一体的に被覆されてなるものである。

先ず、請求項１に記載のように、支持体は、流量検出チップが配置される溝部と、流量検出チップが配置された状態で、基板の薄肉部下部の空洞部位と流量検出チップ上の外部とを連通させる連通部とを有し、溝部に流量検出チップが配置された状態で、流量検出チップの流量検出部形成面と支持体表面とは略同一平面であり、溝部側面と流量検出チップ側面との間の隙間には、少なくともモールド成形時に隙間へのモールド材の侵入を抑制する位置に、接着剤が注入されて隙間の少なくとも一部が閉塞されていることを特徴とする。

このように本発明によると、流量検出チップは支持体に形成された溝部に位置決め配置される、空洞部位が被測定流体に直接晒されることがないので、空洞部位の下部に支持体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。また、基板の薄肉部下部の空洞部位は支持体によって完全に閉塞されておらず、支持体に形成された連通部によって、流量検出チップ上の外部と通じた状態にある。従って、空洞部位内の流体の温度が、熱式流量センサ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、温度変化による測定誤差を低減することができる。

また、溝部に流量検出チップが配置された状態で、流量検出チップの流量検出部形成面と支持体表面とは略同一平面であり、溝部側面と流量検出チップ側面との間の隙間には、少なくともモールド成形時に隙間へのモールド材の侵入を抑制する位置に、接着剤が注入されて隙間の少なくとも一部が閉塞されている。これにより、空洞部位が支持体によって完全に閉塞されておらず、連通部を介して流量検出チップ上の外部と通じた状態にある構成でありながら、空洞部位までモールド材が侵入し、空洞部位が閉塞されるのを防止している。

尚、空洞部位は連通部を介して間接的に流量検出チップ上の外部（被測定流体）に晒される構成ではあるが、連通部が大きいと、当該連通部を介して空洞部位に侵入した被測定流体によって乱流が生じ、ノイズが大きくなる恐れがあるので注意が必要である。また、空洞部位に対して１箇所のみ設けられても良いし、複数箇所設けられても良い。空洞部位における乱流の発生しやすさと周囲の温度変化に対する追従性を考慮して、形状や大きさ等とともに決定すれば良い。

また、溝部に流量検出チップを配置するので、精度良く位置決めすることができ、溝部側面と流量検出チップ側面との間の隙間の所定位置に、容易に接着剤を注入することができる。

更に言えば、接着剤によって、流量検出チップを支持体に対してより強固に固定することができる。

支持体の構成材料は特に限定されるものではない。例えば請求項２に記載のように、リードと同一の材料により構成すると、熱式流量センサの構成を簡素化することができる。

請求項３に記載のように、支持体には、連通部として、溝部側面と流量検出チップ側面との間の隙間に連通する連通溝部が形成されていることが好ましい。この場合、連通部は連通溝部と隙間によって構成されるので、連通部の構成を簡素化することができる。また、隙間を介して流量検出チップ上の外部から空洞部位に被測定流体が侵入可能な構成であるので、空洞部位に大量の被測定流体が侵入することはなく、乱流によるノイズを低減することができる。

尚、連通溝部は、請求項４に記載のように、流量検出チップの少なくとも一側面と対向する溝部側面との間の隙間に連通していれば、温度変化による測定誤差を低減することができる。

また、請求項５に記載のように、支持体には、溝部の一部に接着剤の溜り部が形成された構成とすると良い。この場合、注入時に流動性の良い（粘度の低い）接着剤であっても、溝部側面と流量検出チップ側面との間の隙間の所定位置である溜り部に接着剤を留めておくことができる。

支持体は、ひとつの部材を加工（エッチング等）することにより構成されるものであっても良いし、複数の部材により構成されるものであっても良い。例えば請求項６に記載のように、流量検出チップを配置可能な貫通孔を有する第１の支持体と、連通部を有し、第１の支持体を搭載する第２の支持体とにより構成されても良い。この場合、第２の支持体上に第１の支持体を搭載した状態で、第１の支持体に形成された貫通孔と、第２の支持体の表面（第１の支持体搭載面）とにより溝部を構成できる。

その際、請求項７に記載のように、第２の支持体には、連通部として、第１の支持体の外側面と、当該外側面と対向する第２の支持体の側面との間の隙間に連通する連通溝部が形成されていることが好ましい。この場合、連通部は連通溝部と隙間によって構成されるので、連通部の構成を簡素化することができる。また、隙間を介して流量検出チップ上の外部から空洞部位に被測定流体が侵入可能な構成であるので、空洞部位に大量の被測定流体が侵入することはなく、乱流によるノイズを低減することができる。

尚、請求項１〜７に記載の発明においては、請求項８に記載のように、基板として半導体基板を適用することで、一般的な半導体製造技術（エッチング）により容易に薄肉部を有する基板とすることができる。

次に、請求項９〜１１に記載の発明は、上述した構成の熱式流量センサを製造する方法に関するものである。

請求項９に記載のように、支持体は、流量検出チップが配置される溝部と、流量検出チップが配置された状態で、基板の薄肉部下部の空洞部位と流量検出チップ上の外部とを連通させる連通部とを有し、流量検出チップの流量検出部形成面と支持体表面とが略同一平面となるように、溝部に流量検出チップを配置した状態で、溝部側面と流量検出チップ側面との間の隙間に接着剤を注入し、モールド材による一体成形時に隙間へモールド材が侵入しないように隙間の少なくとも一部を閉塞することを特徴とする。

このように本発明によると、溝部側面と流量検出チップ側面との間の隙間に接着剤を注入・固化させることにより、隙間（空洞部位）へのモールド材の侵入を防止することができる。従って、乱流によるノイズを低減でき、且つ、温度変化による測定誤差を低減できる熱式流量センサを形成することができる。

請求項１０に記載の発明の作用効果は、請求項６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に記載のように、第１の支持体の貫通孔に流量検出チップを固定した後に、第２の支持体上に前記第１の支持体を搭載することが好ましい。この場合、連通部の構成に係わらず、接着剤によって連通部が閉塞されるのを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施形態における熱式流量センサの概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態における熱式流量センサ１００は、一部が被測定流体である空気に露出されて、その流量を検出する流量検出チップ１０と、流量検出チップ１０の入出力を制御する回路チップ２０と、回路チップ２０と電気的に接続され、外部と接続されるリード３０と、少なくとも流量検出チップ１０を搭載する支持体４０と、流量検出チップ１０の一部、回路チップ２０、及びリード３０の一部を一体的に被覆するモールド材５０とにより構成される。尚、図１（ａ），（ｂ）において、符号６０，６１は、流量検出チップ１０と回路チップ２０，回路チップ２０とリード３０をそれぞれ電気的に接続するボンディングワイヤを示している。

流量検出チップ１０は、例えばシリコン半導体基板からなる。流量検出部は、半導体基板をエッチングして空洞部１１を形成することにより、空洞部１１上に形成された薄い絶縁膜から構成される薄肉部（メンブレン）１２と、薄肉部１２に形成されたヒータ１３とを有している。このように、基板としてシリコン半導体基板を用いると、薄肉部１２の裏面側からエッチングすることで、簡単に薄肉部１２を形成することができ、後述するように、ヒータ１３を高感度の流量検出部として機能させることができる。従って、熱式流量センサ１００は、小型で高感度な流量検出チップ１０を有し、安価に製造することができる。

ここで、流量検出チップ１０について図２を用いてより詳細に説明する。図２は、流量検出チップ１０の構成を示す平面図である。尚、図２においては、便宜上モールド材５０を省略して図示し、２点鎖線よりも右側がモールド材５０により被覆される部分を示している。

薄肉部１２は基板に比べて非常に薄く形成されているため、薄肉部１２の熱容量は低く抑えられ、薄肉部１２では基板との熱的な絶縁が確保される。図２に示すように、薄肉部１２には、空気流の上流側と下流側において、発熱抵抗体からなる一対のヒータ１３が形成されている。また、ヒータ１３を挟むようにして、空気流の上流側と下流側において、測温抵抗体からなる一対の感温部１４が、薄肉部１２の周りの基板上に形成されている。

ヒータ１３は、電流の供給量によって発熱する発熱体としての機能に加えて、それ自身の抵抗温度係数の変化に基づいて、自身の温度をも感知する機能を有している。そして、上流側と下流側の各ヒータ１３で生じる熱のうち、流通する空気によって奪われる熱に基づき、空気の流量を検出する。さらに、上流側のヒータ１３と上流側の感温部１４との温度差、及び、下流側のヒータ１３と下流側の感温部１４との温度差に基づき、各ヒータ１３に供給される電流量が制御される。

尚、図２において、符号１５は配線部であり、符号１６は配線部１５の端部に設けられた電極としてのパッド部である。そしてパッド部１６に接続されたボンディングワイヤ６０を介して、流量検出部と回路チップ２０の回路部とが電気的に接続されている。このように、流量検出部は、薄肉部１２に形成されたヒータ部１３、感温部１４、及び配線部１５により構成される。また、図２に示すように、配線部１５の一部及びパッド部１６がモールド材５０により被覆（図２において二点鎖線より右側の領域）されている。

支持体４０は、少なくとも流量検出チップ１０を搭載するものであり、本実施形態においてはリード３０と同一の材料を加工（エッチング等）することにより形成されている。このように、リード３０と同一材料にて構成すると、熱式流量センサ１００の構成を簡素化することができる。また、支持体４０上に流量検出チップ１０を搭載するので、流量検出チップ１０の空洞部１１が被測定流体である空気に直接晒されることがないので、空洞部１１の下部に支持体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。

具体的には、図１（ａ），（ｂ）に示すように、支持体４０の一端側に、流量検出チップ１０の外形と略同一寸法の溝部４１が例えばハーフエッチングすることにより形成されており、この溝部４１内に流量検出チップ１０が配置（流量検出部形成面の裏面を下にして例えば接着剤により溝部底面に貼着固定）されている。そして、この配置状態で、流量検出チップ１０の流量検出部形成面が支持体４０の表面と略同一平面となるように構成されている。従って、流量検出チップ１０と支持体４０との段差により発生する乱流の影響を低減している。また、後述するモールド材５０による一体成形時に、バリの発生を抑制している。尚、本実施形態においては、支持体４０の他端側に、流量検出部の入出力を制御する回路部（図示せず）を有する回路チップ２０が、回路部形成面の裏面を下にして、例えば接着剤により支持体４０に貼着固定されている。

また、支持体４０には、溝部４１に流量検出チップ１０を配置した状態で、空洞部１１と流量検出チップ１０上の外部とを連通させる連通部が形成されている。すなわち、流量検出チップ１０の空洞部１１は支持体４０によって完全に閉塞されておらず、連通部を介して流量検出チップ１０上の外部（被測定流体である空気）と通じた状態にある。従って、空洞部１１に存在する流体の温度が、熱式流量センサ１０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、空洞部１１が支持体４０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。

具体的には、図１（ａ），（ｂ）に示すように、溝部４１は、流量検出チップ１０に対して所定のクリアランスをもって形成されており、溝部４１内に流量検出チップ１０を位置決め配置した状態で、溝部４１の側面と対向する流量検出チップ１０の側面との間には、所定の隙間４２が存在する。本実施形態においては、空洞部１１の下部にハーフエッチングにより、隙間４２に連通する連通溝部４３が形成されており、この連通溝部４３と隙間４２とにより連通部を構成している。このように、連通部を連通溝部４３と隙間４２により構成すると、連通部の構成を簡素化することができる。また、隙間４２を介して流量検出チップ１０上の外部から空洞部１１に被測定流体である空気が侵入可能な構成であるので、空洞部１１に大量の空気が侵入することはなく、乱流によるノイズを低減することができる。

尚、連通部は、空洞部１１に対して１箇所のみ設けられても良いし、複数箇所設けられても良い。空洞部１１における乱流の発生しやすさと周囲の温度変化に対する追従性を考慮して、形状や大きさ等とともに決定すれば良い。本実施形態においては、空気の流通方向に沿って連通溝部４３が形成されており、流量検出チップ１０を挟んで、連通部が２箇所形成されている。

また、隙間４２のうち、モールド材５０による一体成形（後述する）時に少なくともモールド材５０の侵入を抑制する位置に、充填材４４が注入されて隙間４２の少なくとも一部が閉塞されている。これにより、流量検出チップ１０の空洞部１１が支持体４０によって完全に閉塞されておらず、連通部を介して流量検出チップ１０上の外部と通じた状態にある構成でありながら、モールド材５０による一体成形時に空洞部１１までモールド材５０が侵入し、空洞部１１が閉塞されるのを防止している。

尚、充填材４４としては、溝部４１の側面と流量検出チップ１０の側面との間の隙間４２に注入でき、注入後硬化して、隙間４２へのモールド材５０の侵入を抑制することのできる材料であれば適用することができる。例えばゲル（シリコン系、フッ素系等）、熱可塑性樹脂、接着剤等を適用することができるが、なかでも接着剤を適用すると、支持体４０に対して流量検出チップ１０をより強固に固定することができるので好ましい。本実施形態においては、充填材４４としてエポキシ系接着剤を適用している。

また、隙間４２への充填材４４の注入位置は、モールド材５０による一体成形（後述する）時に少なくともモールド材５０の侵入を抑制する位置であれば良い。モールド材５０は、回路チップ２０に形成された回路部、ボンディングワイヤ６０，６１、及びボンディングワイヤ６０，６１との各接続部位（流量検出チップ１０、回路チップ２０、及びリード）を保護するために設けられる。従って、パッド部１６を含む流量検出チップ１０の所定領域がモールド材５０により被覆されるので、モールド材５０による一体成形を行う前に、被覆される領域内の隙間４２と、被覆される領域との境界から所定範囲で、且つ、連通部（連通溝部４３及び隙間４２）を閉塞しない範囲における隙間４２に、充填材４４を注入し、モールド材５０が侵入しないように隙間４２を閉塞しておくことが好ましい。

本実施形態においては、図１（ａ）に示すように、モールド材５０により被覆される領域から被覆されない領域にかけて、溝部４１が平面方向に拡大された溜り部４５を有しており、この溜り部４５に充填材４４を注入することにより、一体成形時の隙間４２へのモールド材５０の侵入を防止している。このように、溝部４１の一部に充填材４４の溜り部４５が形成された構成とすると、注入時に流動性の良い（粘度の低い）充填材４４であっても、隙間４２の所定位置（すなわち溜り部４５）に充填材４４を留めておくことができる。尚、図１（ａ）においては、平面方向に充填材４４を溜める構成であるが、隙間４２の幅は変えずに、深さ方向に充填材４４を溜める構成としても良い。

モールド材５０は、エポキシ樹脂等の一体成形可能である電気絶縁材料からなり、支持体４０の溝部４１に流量検出チップ１０が配置され、空洞部１１が流量検出チップ１１上の外部と連通部を介して連通し、流量検出チップ１０と溝部４１との隙間４２の所定の範囲に充填材４４が注入された状態で、回路部が形成された回路チップ２０、各ボンディングワイヤ６０，６１、及び各ボンディングワイヤ６０，６１との接続部位（流量検出チップ１０、回路チップ２０、及びリードの各部位）を、一体的に被覆している。

次に、上記構成の熱式流量センサ１００の製造方法の一例について、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図３は、熱式流量センサ１００の製造方法を示す工程別断面図であり、（ａ）は電気的な接続工程、（ｂ）は充填材注入工程、（ｃ）は成形工程を示す図である。尚、予め、支持体４０には、エッチングにより溝部４１及び連通溝部４３が形成されている。

先ず、図３（ａ）に示すように、支持体４０の溝部４１に対して流量検出チップ１０を位置決めし、例えば貼着固定する。このとき、流量検出チップ１０の流量検出部形成面と支持体４０の表面が略同一平面となり、流量検出チップ１０と溝部４１の側面との間に所定の隙間４２が形成される。また、支持体４０の端部に、回路部を有する回路チップ２０を位置決めし、例えば貼着固定する。そして、流量検出部と回路部をボンディングワイヤ６０により電気的に接続し、回路部とリード３０とをボンディングワイヤ６１により電気的に接続する。

次に、後述する成形工程において、モールド材５０により被覆される領域内の隙間４２と、被覆される領域との境界から所定範囲で、且つ、連通部（連通溝部４３及び隙間４２）を閉塞しない範囲における隙間４２に、充填材４４を注入し硬化させて、後述する成形工程においてモールド材５０が侵入しないように隙間４２を閉塞する。

隙間４２の所定範囲を充填材４４により閉塞後、図３（ｃ）に示すように、回路チップ２０、各ボンディングワイヤ６０，６１、及び各ボンディングワイヤ６０，６１との接続部位（流量検出チップ１０、回路チップ２０、及びリードの各部位）がモールド材５０によって一体的に被覆されるように、所定の型を用いて一体成形する。以上により、乱流によるノイズを低減でき、且つ、温度変化による測定誤差を低減できる本実施形態の熱式流量センサ１００が形成される。

尚、支持体４０及びリード３０は同一の構成材料からなり、上記工程において、図示されない外周フレームによって一体化されており、成形後に外周フレーム部分が切除されて熱式流量センサ１００となる。

また、隙間４２への充填材４４の注入は、支持体４０の溝部４１に対して流量検出チップ１０を固定した状態で実施しても良い。すなわち、ボンディングワイヤ６０，６１による電気的な接続を実施する前に、充填材４４の注入を実施しても良い。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を、図４（ａ），（ｂ）及び図５（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。図４は、本実施形態における熱式流量センサ１００の概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。図５は、本実施形態に示す熱式流量センサ１００の製造方法を示す工程別断面図であり、（ａ）は充填材注入工程、（ｂ）は成形工程、（ｃ）は溝部形成工程を示す図である。

第２の実施形態における熱式流量センサ１００及びその製造方法は、第１の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。

第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、支持体４０が流量検出チップ１０を配置可能な貫通孔を有する第１の支持体と、連通部を有し、第１の支持体を搭載する第２の支持体とにより構成される点である。

本実施形態における熱式流量センサ１００においては、図４（ａ），（ｂ）に示すように、少なくとも流量検出チップ１０を搭載する支持体４０が、第１の支持体４０ａと、第２の支持体４０ｂとにより構成される。

第１の支持体４０ａは、例えばリード３０と同一の材料により構成されており、第１の実施形態における溝部４１に代わって、流量検出チップ１０を配置可能な貫通孔４６が形成されている。本実施形態において、第１の支持体４０ａの厚さは、流量検出チップ１０と略同等であり、貫通孔４６の寸法は流量検出チップ１０の外形と略同一に設定されている。

第２の支持体４０ｂは、例えばポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）等の樹脂材料から構成されており、連通部が形成されている。第１の支持体４０ａを搭載した状態で、第１の支持体４０ａに対する対向面と第１の支持体４０ａに形成された貫通孔４６とにより、第１の実施形態に示した溝部４１が構成される。本実施形態においては、連通部として、第１の支持体４０ａの外側面と、当該外側面と対向する第２の支持体４０ｂの側面との間の隙間４７に連通する連通溝部４８が形成されている。すなわち、連通溝部４８と隙間４７によって連通部が構成されている。このように構成すると、連通部の構成を簡素化することができる。

また、貫通孔４６は、溝部４１同様、流量検出チップ１０の外形に対して所定のクリアランスを持って形成されている。従って、貫通孔４６内に流量検出チップ１０が配置された状態で、貫通孔４６の側面と流量検出チップ１０の側面との間には所定の隙間４２が生じる。従って、本実施形態においても、第１の実施形態同様、モールド材５０による一体成形（後述する）時に少なくとも隙間４２へのモールド材５０の侵入を抑制し、且つ、連通部を閉塞しない位置に、充填剤４４を注入し、隙間４２を閉塞させている。

尚、本実施形態においては、第２の支持体４０ｂに形成された連通部が、連通溝部４８として構成されており、貫通孔４６の側面と流量検出チップ１０の側面との間の隙間４２に対しても一部連通した構成となっている。従って、第２の支持体４０ｂ上に第１の支持体４０ａを搭載する前に、隙間４２に充填剤４４を注入する必要があるので、貫通孔４６に流量検出チップ１０を固定するために、流量検出チップ１０の側面全周にわたって充填剤４４としての接着剤を注入している。このように、流量検出チップ１０の側面全周にわたって充填剤４４としての接着剤を注入すると、貫通孔４６に対する流量検出チップ１０の接続強度を向上することができる。

このように、本実施形態に示す熱式流量センサ１００においても、流量検出チップ１０の空洞部１１が被測定流体である空気に直接晒されることがないので、空洞部１１の下部に支持体４０（４０ｂ）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。また、流量検出チップ１０の空洞部１１は支持体４０（４０ａ，４０ｂ）によって完全に閉塞されておらず、第２の支持体４０ｂに形成された連通部によって、流量検出チップ１０上の外部と通じた状態にある。従って、空洞部１１内の流体の温度が、熱式流量センサ１００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、温度変化による測定誤差を低減することができる。

また、貫通部４６に流量検出チップ１０が配置された状態で、流量検出チップ１０の流量検出部形成面と第１の支持体４０ａの表面とは略同一平面であり、貫通孔４６の側面と流量検出チップ１０の側面との間の隙間４２には、モールド成形時に隙間４２へのモールド材５０の侵入を抑制する充填材４４としての接着剤が注入されて隙間４２の少なくとも一部が閉塞されている。これにより、空洞部１１が支持体４０（４０ａ，４０ｂ）によって完全に閉塞されておらず、連通部を介して流量検出チップ１０上の外部と通じた状態にある構成でありながら、空洞部１１までモールド材５０が侵入し、空洞部１１が閉塞されるのを防止している。

上記構成の熱式流量センサ１００は、例えば以下に示す方法により形成することができる。尚、予め、第１の支持体４０ａには、流量検出チップ１０の外形と略同一寸法の貫通孔４６が形成されている。

先ず、図５（ａ）に示すように、図示されない外周フレームにより一体化された第１の支持体４０ａとリード３０を基台２００上に配置し、第１の支持体４０ａの貫通孔４６に流量検出チップ１０を配置する。この配置状態で、流量検出チップ１０の流量検出部形成面と第１の支持体４０ａの表面とは略同一平面となる。また、基台２００の表面により一面側が閉塞された貫通孔４６の側面と流量検出チップ１０の側面との間の隙間４２に、充填材４４としての接着剤を注入し、硬化させる。これにより、流量検出チップ１０を第１の支持体４０に固定するとともに、後述する成形工程においてモールド材５０が侵入しないように隙間４２を閉塞する。そして、流量検出部と回路部をボンディングワイヤ６０により電気的に接続し、回路部とリード３０とをボンディングワイヤ６１により電気的に接続する。

次に、図５（ｂ）に示すように、回路チップ２０、各ボンディングワイヤ６０，６１、及び各ボンディングワイヤ６０，６１との接続部位（流量検出チップ１０、回路チップ２０、及びリードの各部位）がモールド材５０によって一体的に被覆されるように、所定の型を用いて一体成形する。

最後に、第２の支持体４０ｂの所定位置に第１の支持体４０ａを例えば接着剤により固定する。これにより、第１の支持体４０ａの貫通孔４６及び第２の支持体４０ｂの表面とにより第１の実施形態で示した溝部４１が構成される。また、流量検出チップ１０の空洞部１１は、第２の支持体４０ｂに形成された連通溝部４８と、第１の支持体４０ａの外側面と、第２の支持体４０ｂの側面との間の隙間４７とにより構成される連通部によって、流量検出チップ１０上の外部と連通される。尚、成形工程後、又は溝部形成工程後、外周フレーム部分が切除されて熱式流量センサ１００となる。

尚、本実施形態においては、貫通孔４６に流量検出チップ１０を固定するために、流量検出チップ１０の側面全周にわたって充填剤４４としての接着剤を注入する例を示したが、部分的に注入した構成としても良い。

以上により、乱流によるノイズを低減でき、且つ、温度変化による測定誤差を低減できる本実施形態の熱式流量センサ１００が形成される。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施することができる。

本実施形態において、流量検出チップ１０を構成する基板はシリコンからなる半導体基板である例を示した。このように半導体基板を用いると、一般的な半導体製造技術により、基板に容易に空洞部１１及び薄肉部１２を形成することができる。すなわち、熱式流量センサ１００を低コストで製造することができる。しかしながら、基板はガラス基板等により構成されても良い。

また、本実施形態においては、支持体４０がひとつの部材又は２つの部材（第１の支持体４０ａ、第２の支持体４０ｂ）を加工することにより構成される例を示した。しかしながら、支持体４０の構成は上記例に限定されるものではない。

また、本実施形態において、回路チップ２０も流量検出チップ１０と同じ支持体４０に配置される例を示した。しかしながら、回路チップ２０が流量検出チップ１０と異なる部材に配置される構成としても良い。その場合も、リード３０と同一材料からなり、外周フレームによって一体化された構成であることが好ましい。

本発明の第１の実施形態における熱式流量センサの概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図である。 流量検出チップの構成を示す平面図である。 第１の実施形態における熱式流量センサの製造方法を示す工程別断面図であり、（ａ）は電気的な接続工程、（ｂ）は充填材注入工程、（ｃ）は成形工程を示す図である。 第２の実施形態における熱式流量センサの概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。 第２の実施形態に示す熱式流量センサの製造方法を示す工程別断面図であり、（ａ）は充填材注入工程、（ｂ）は成形工程、（ｃ）は溝部形成工程を示す図である。

符号の説明

１０・・・流量検出チップ
１１・・・空洞部
１２・・・薄肉部
１３・・・ヒータ
２０・・・回路チップ
３０・・・リード
４０・・・支持体
４１・・・溝部
４２・・・隙間
４３・・・連通溝部
４４・・・充填材
４５・・・溜り部
５０・・・モールド材
６０，６１・・・ボンディングワイヤ（接続ワイヤ）
１００・・・熱式流量センサ

Claims (11)

1. 薄肉部を有する基板上に、前記薄肉部に形成されたヒータを含む流量検出部が形成されてなる流量検出チップと、
   第１接続ワイヤを介して前記流量検出部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部を有する回路チップと、
   第２接続ワイヤを介して前記回路部と電気的に接続されたリードと、
   少なくとも前記流量検出チップを搭載する支持体とを備え、
   前記支持体上に前記流量検出チップを搭載した状態で、前記ヒータを含む前記流量検出部の一部が被測定流体に対して露出されるように、前記第１接続ワイヤと前記流量検出部及び前記回路部との各接続部位、前記第２接続ワイヤと前記回路部及び前記リードとの各接続部位、及び前記回路チップを含む範囲が、モールド材により一体的に被覆されてなる熱式流量センサであって、
   前記支持体は、前記流量検出チップが配置される溝部と、前記流量検出チップが配置された状態で、前記基板の薄肉部下部の空洞部位と前記流量検出チップ上の外部とを連通させる連通部とを有し、
   前記溝部に前記流量検出チップが配置された状態で、前記流量検出チップの流量検出部形成面と支持体表面とは略同一平面であり、溝部側面と流量検出チップ側面との間の隙間には、少なくともモールド成形時に前記隙間への前記モールド材の侵入を抑制する位置に、接着剤が注入されて前記隙間の少なくとも一部が閉塞されていることを特徴とする熱式流量センサ。
2. 前記支持体は、前記リードと同一の材料により構成され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. 前記支持体には、前記連通部として、前記隙間に連通する連通溝部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱式流量センサ。
4. 前記連通溝部は、前記流量検出チップの少なくとも一側面と、当該側面と対向する前記溝部側面との間の前記隙間に連通してい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. 前記支持体には、前記溝部の一部に、前記接着剤の溜り部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項に記載の熱式流量センサ。
6. 前記支持体は、前記流量検出チップを配置可能な貫通孔を有する第１の支持体と、前記連通部を有し、前記第１の支持体を搭載する第２の支持体とにより構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱式流量センサ。
7. 前記第２の支持体には、前記連通部として、前記第１の支持体の外側面と、当該外側面と対向する前記第２の支持体の側面との間の隙間に連通する連通溝部が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の熱式流量センサ。
8. 前記基板は半導体基板であることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の熱式流量センサ。
9. 薄肉部を有する基板上に、前記薄肉部に形成されたヒータを含む流量検出部が形成されてなる流量検出チップと、
   第１接続ワイヤを介して前記流量検出部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部を有する回路チップと、
   第２接続ワイヤを介して前記回路部と電気的に接続されたリードと、
   少なくとも前記流量検出チップを搭載する支持体とを有し、
   前記支持体上に前記流量検出チップを搭載した状態で、前記ヒータを含む前記流量検出部の一部が被測定流体に対して露出されるように、前記第１接続ワイヤと前記流量検出部及び前記回路部との各接続部位、前記第２接続ワイヤと前記回路部及び前記リードとの各接続部位、及び前記回路チップを含む範囲を、モールド材により一体的に被覆してなる熱式流量センサの製造方法であって、
   前記支持体は、前記流量検出チップが配置される溝部と、前記流量検出チップが配置された状態で、前記基板の薄肉部下部の空洞部位と前記流量検出チップ上の外部とを連通させる連通部とを有し、
   前記流量検出チップの流量検出部形成面と支持体表面とが略同一平面となるように、前記溝部に前記流量検出チップを配置した状態で、溝部側面と流量検出チップ側面との間の隙間に接着剤を注入し、前記モールド材による一体成形時に前記隙間へ前記モールド材が侵入しないように前記隙間の少なくとも一部を閉塞することを特徴とする熱式流量センサの製造方法。
10. 前記支持体は、前記流量検出チップを配置可能な貫通孔を有する第１の支持体を、前記連通部を有する第２の支持体上に搭載することにより、前記貫通孔と前記第２の支持体表面とで前記溝部を形成することを特徴とする請求項９に記載の熱式流量センサの製造方法。
11. 前記第１の支持体の前記貫通孔に前記流量検出チップを固定した後に、前記第２の支持体上に前記前記第１の支持体を搭載することを特徴とする請求項１０に記載の熱式流量センサの製造方法。

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