JP5012330B2 - センサ装置の製造方法及びセンサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、空洞部上の薄肉部に検出部の抵抗体が形成されたセンサチップを支持リード上に配置し、薄肉部及び検出部を露出しつつ電気的な接続部位をモールドしてなるセンサ装置の製造方法及びセンサ装置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、空洞部上の薄肉部に検出部の抵抗体が形成されたセンサチップを有し、該センサチップが支持リード上に配置された状態で、薄肉部及び検出部が露出されるようにモールドされたセンサ装置が知られている。

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、半導体基板に形成された空洞上のダイアフラム（薄肉部）に、流量検出部を構成する発熱抵抗体が形成されている。そして、閉塞支持リード（支持リード）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、流量検出部及びダイアフラムが露出されるように、電気的な各接続部がモールド材により一体的に被覆されている。
特許第３３２８５４７号

特許文献１に示されるセンサ装置では、折曲によって半導体基板の３つの側面に対応する位置決め部位が設けられた支持リードを採用しており、支持リード上にセンサチップが配置されている。このような構成においては、搭載性を考慮すると半導体基板に対して位置決め部位が若干余裕を持って形成されるため、センサチップに位置ずれが生じる恐れがある。また、センサチップが支持リードに対して固定されていないため、超音波を用いてセンサチップと外部接続リードとをワイヤボンディングする際に、超音波振動が逃げて接合状態を形成しにくいという問題がある。

そこで、本発明者は、センサチップ（半導体基板）の下面全面を接着面として支持リードに接着固定（ダイボンド）される構造について検討した。ところが、接着部材（ダイボンド材）として軟らかい接着部材（加圧により変形するもの、ヤング率が１ＭＰａ程度）を用いた場合、モールド成形の際に、薄肉部がダメージを受ける（例えば破損する）という問題が生じた。これは、接着部材がモールド成形時に押し広げられる影響でセンサチップに応力が生じ、この応力が薄肉部に集中することによって生じるものと考えられる。

また、上述の接着部材よりも硬い接着部材（加圧により変形しがたいもの）を用いた場合、センサ特性が変動するという問題が生じた。このセンサ特性の変動は、ヤング率が大きい（加圧によりほとんど変形しないもの、例えば１ＧＰａ程度）ほど顕著であった。これは、例えば接着部材の硬化処理や使用環境での温度変化により、半導体基板と支持リードとの線膨張係数差に基づく応力などが生じ、半導体基板における剛性の低い薄肉部に応力が作用して、ピエゾ抵抗効果により抵抗値変化が生じたためと考えられる。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。

本発明は上記問題点に鑑み、センサチップと外部接続リードとの電気的な接続状態を確保しつつ、薄肉部のダメージやセンサ特性の変動を抑制できるセンサ装置の製造方法及びセンサ装置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、空洞部を有する基板上に、検出部と検出部に接続される配線部が形成され、検出部を構成する抵抗体が空洞部上の薄肉部に形成されたセンサチップと、センサチップを一面上に搭載する支持リード及び配線部と電気的に接続される外部接続リードを含むリードフレームと、を準備する準備工程と、準備したセンサチップを、空洞部が開口する下面を搭載面として、リードフレームにおける支持リード上に接着部材を介して固定し、積層体を形成する接着工程と、積層体に対し、リードフレームにおける外部接続リードと配線部を電気的に接続する接続工程と、接続工程後、一対の金型に構成されるキャビティに積層体を配置してモールド成形し、検出部及び薄肉部を露出しつつ封止部材によって配線部と外部接続リードとの接続部位を被覆する成形工程と、を備えたセンサ装置の製造方法であって、成形工程において、接着部材よりも基板に近い硬さを有するストッパをキャビティ内に配置し、一方の金型がセンサチップの上面に接触しつつ他方の金型との間でストッパを挟持した状態でモールド成形することを特徴とする。

このように本発明によれば、接着部材を介してセンサチップを支持リードに固定した状態で、外部接続リードとセンサチップの配線部を電気的に接続する。したがって、センサチップと外部接続リードとの間で、電気的な接続状態を確保することができる。

また、接着部材よりも基板に近い硬さを有するストッパをキャビティ内に配置し、一方の金型がセンサチップの上面に接触しつつ他方の金型との間でストッパを挟持した状態でモールド成形する。したがって、ストッパによって、一方の金型がセンサチップの上面に接触した状態からさらにセンサチップを押圧するのを抑制することができる。換言すれば、ストッパとセンサチップとで、金型から受ける圧力を分散させることができる。これにより、圧力を受けて変形する程度のヤング率（例えば１ＭＰａ程度）を有する軟らかい接着部材を用いても、型締め時における接着部材の変形量を低減し、ひいては接着部材の変形に伴って変形するセンサチップの変形量を低減することができる。そして、薄肉部への応力の集中を抑制する（薄肉部の受けるダメージを抑制する）ことができる。

また、ストッパによって、薄肉部の受けるダメージを抑制することができるので、接着部材として、圧力を受けて変形する軟らかい接着部材を採用することができる。したがって、使用環境での温度変化などにより、センサチップを構成する基板と支持リードとの線膨張係数差に基づいて応力が生じても、軟らかい接着部材によって応力を低減（緩和）することができる。すなわち、線膨張係数差に基づいてセンサチップの薄肉部に作用する応力を低減でき、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。

請求項１に記載の発明においては、請求項２に記載のように、成形工程の前に、支持リードの一面上にストッパを固定する固定工程を備えても良い。このように、別部材としてのストッパを支持リードに固定すると、同一の支持リードに対してセンサチップとストッパを固定するので、センサチップの上面に対するストッパの位置精度を向上することができる。すなわち、型から受けるセンサチップの圧力のばらつきを低減することができる。また、成形工程の前にセンサチップに対してストッパを位置決め固定しておくので、成形時にストッパを位置決め固定する構造が不要であり、型構造を簡素化することができる。

また、請求項３に記載のように、準備工程において、支持リードの一部として、一面から突出する凸状のストッパを形成しても良い。このように、支持リードの一部としてストッパを形成すると、支持リードに固定されたセンサチップの上面に対する支持リードの一部であるストッパの位置精度をさらに向上することができる。すなわち、型から受けるセンサチップの圧力のばらつきをさらに低減することができる。また、請求項２に記載の発明で必要である固定工程を不要とすることができる。また、請求項２に記載の発明同様、型構造を簡素化することができる。

請求項１〜３いずれかに記載の発明は、請求項４に記載のように、検出部として薄肉部上に形成されたヒータを含む流量検出部を備えた流量検出チップをセンサチップとする構成に特に効果的である。

流量検出チップにおける薄肉部の厚さは、ヒータの応答性を高めるために薄いほど良く、一般的に数μｍ程度である。したがって、モールド成形時に薄肉部がダメージを受け易く、また、ピエゾ抵抗効果によってセンサ特性が変動しやすい。これに対し、請求項１〜３いずれかに記載の発明を適用すれば、流量検出チップと外部接続リードとの電気的な接続状態を確保しつつ、薄肉部の受けるダメージやセンサ特性の変動が抑制された流量センサ装置を形成することができる。

次に、請求項５に記載の発明は、空洞部を有する基板上に、検出部と検出部に接続された配線部が形成され、検出部を構成する抵抗体が空洞部上の薄肉部に形成されたセンサチップと、リードフレームの一部であり、一面上に、空洞部の開口された下面を搭載面としてセンサチップが接着部材を介して固定された支持リード、及び、配線部と電気的に接続された外部接続リードと、絶縁材料からなり、検出部及び薄肉部を露出させつつ、配線部と外部接続リードとの接続部位を被覆するように一体的に配置された封止部材と、を備えることを特徴とするセンサ装置であって、支持リードの一面上であってセンサチップの搭載領域を除く領域に、接着部材よりも基板に近い硬さを有するストッパが形成され、支持リードとは別部材のストッパが、支持リードの一面上に固定されていることを特徴とする。

次に、請求項６に記載の発明は、空洞部を有する基板上に、検出部と検出部に接続された配線部が形成され、検出部を構成する抵抗体が空洞部上の薄肉部に形成されたセンサチップと、リードフレームの一部であり、一面上に、空洞部の開口された下面を搭載面としてセンサチップが接着部材を介して固定された支持リード、及び、配線部と電気的に接続された外部接続リードと、絶縁材料からなり、検出部及び薄肉部を露出させつつ、配線部と外部接続リードとの接続部位を被覆するように一体的に配置された封止部材と、を備えることを特徴とするセンサ装置であって、支持リードの一面上であってセンサチップの搭載領域を除く領域に、接着部材よりも基板に近い硬さを有するストッパが形成され、ストッパは、センサチップと離れて、センサチップを取り囲むように環状に形成され、ストッパとセンサチップの隙間のうち、封止部材によって被覆されない領域であって封止部材との境界から少なくとも一部の領域が、封止部材とは別の充填部材、又は、支持リードの一部として形成された第２の凸部によって埋められていることを特徴とする。

次に、請求項７に記載の発明は、空洞部を有する基板上に、検出部と検出部に接続された配線部が形成され、検出部を構成する抵抗体が空洞部上の薄肉部に形成されたセンサチップと、リードフレームの一部であり、一面上に、空洞部の開口された下面を搭載面としてセンサチップが接着部材を介して固定された支持リード、及び、配線部と電気的に接続された外部接続リードと、絶縁材料からなり、検出部及び薄肉部を露出させつつ、配線部と外部接続リードとの接続部位を被覆するように一体的に配置された封止部材と、を備えることを特徴とするセンサ装置であって、支持リードの一面上であってセンサチップの搭載領域を除く領域に、接着部材よりも基板に近い硬さを有するストッパが形成され、ストッパは、センサチップを取り囲むように環状に形成され、環状のストッパは、封止部材によって被覆されない領域であって封止部材との境界から少なくとも一部の領域で、センサチップと接触していることを特徴とする。

次に、請求項８に記載の発明は、空洞部を有する基板上に、検出部と検出部に接続された配線部が形成され、検出部を構成する抵抗体が空洞部上の薄肉部に形成されたセンサチップと、リードフレームの一部であり、一面上に、空洞部の開口された下面を搭載面としてセンサチップが接着部材を介して固定された支持リード、及び、配線部と電気的に接続された外部接続リードと、絶縁材料からなり、検出部及び薄肉部を露出させつつ、配線部と外部接続リードとの接続部位を被覆するように一体的に配置された封止部材と、を備えることを特徴とするセンサ装置であって、支持リードの一面上であってセンサチップの搭載領域を除く領域に、接着部材よりも基板に近い硬さを有するストッパが形成され、ストッパの一部が支持リードの一面とセンサチップの下面との間に配置されてセンサチップの下面の一部と対向され、センサチップの下面の一部とストッパの対向部位が接着部材としての第１の接着部材を介して固定され、ストッパを介して、センサチップが支持リードに固定されていることを特徴とする。

上記したように、請求項５〜８いずれかに記載の発明においては、センサチップが支持リードに接着固定されている。これにより、センサチップの位置ずれが抑制され、センサチップと外部接続リードとの電気的な接続状態が確保される。また、接着部材よりも基板に近い硬さを有するストッパが、支持リードの一面上であってセンサチップの搭載領域を除く領域に形成されている。これにより、封止樹脂による成形時において、センサチップが金型から受ける圧力が抑制される。換言すれば、ストッパとセンサチップとで、金型から受ける圧力が分散される。したがって、接着部材として、圧力を受けて変形する程度のヤング率（例えば１ＭＰａ程度）を有する軟らかい接着部材を用いても、型締め時における接着部材の変形量が低減され、ひいては接着部材の変形に伴って変形するセンサチップの変形量が低減される。そして、薄肉部への応力の集中が抑制される（薄肉部の受けるダメージが抑制される）。また、支持リード上にストッパが形成されている。これにより、支持リード上に固定されたセンサチップの上面に対するストッパの位置精度が向上され、金型から受けるセンサチップの圧力のばらつきが低減される。また、ストッパによって、薄肉部の受けるダメージが抑制されるので、接着部材として、圧力を受けて変形する軟らかい接着部材を採用することができる。したがって、使用環境での温度変化などにより、センサチップを構成する基板と支持リードとの線膨張係数差に基づいて応力が生じても、軟らかい接着部材によって応力が低減（緩和）される。すなわち、線膨張係数差に基づいてセンサチップの薄肉部に作用する応力が低減され、ひいてはピエゾ抵抗効果によるセンサ特性の変動が抑制される。

さらに、請求項５に記載の発明においては、支持リードとは別部材のストッパが、支持リードの一面上に固定されている。この作用効果は、請求項２に記載の発明の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。

さらに、請求項６に記載の発明においては、ストッパが、センサチップを取り囲むように環状に形成されているため、成形時においてセンサチップが金型から受ける圧力が、部分的な偏りなく抑制される。また、環状のストッパがセンサチップと離れて形成され、ストッパとセンサチップの隙間のうち、封止部材によって被覆されない領域であって封止部材との境界から少なくとも一部の領域が、封止部材とは別の充填部材、又は、支持リードの一部として形成された第２の凸部によって埋められている。このような構成とすると、成形時に、ストッパとセンサチップの隙間の封止部材によって被覆されない領域への封止部材の流れ込みが抑制される。これにより、使用環境での温度変化などにより、センサチップとストッパとの線膨張係数差に基づいて生じる応力の範囲が制限される。すなわち、ピエゾ抵抗効果によるセンサ特性の変動が抑制される。

さらに、請求項７に記載の発明においては、ストッパは、センサチップを取り囲むように環状に形成されている。また、環状のストッパが、封止部材によって被覆されない領域であって封止部材との境界から少なくとも一部の領域で、センサチップと接触している。このように、ストッパの一部にセンサチップと接触する部位が形成された構成としても、請求項６に記載の発明と同様の効果を期待することができる。

さらに、請求項８に記載の発明においては、ストッパの一部が支持リードの一面とセンサチップの下面との間に配置されてセンサチップの下面の一部と対向され、センサチップの下面の一部とストッパの対向部位が接着部材としての第１の接着部材を介して固定され、ストッパを介して、センサチップが支持リードに固定されている。このような構成とすると、接着部材（第１の接着部材）として圧力を受けて変形する軟らかい接着部材を用いても、型締め時に圧力を受けてストッパとセンサチップとの間で押し広げられることによってセンサチップが引っ張られる範囲が、ストッパの対向部位上（センサチップの下面の一部）に制限される。これにより、センサチップが支持リードに直接接着固定される構成に比べて、薄肉部のダメージがさらに抑制される。また、センサチップの下面のうち、一部のみが接着部材と接触されるので、下面全面が接着部材と接触される構成に比べて、線膨張係数差に基づいて生じる応力が低減される。

請求項６〜８いずれかに記載の発明においては、請求項９に記載のように、支持リードとは別部材のストッパが、支持リードの一面上に固定された構成としても良いし、請求項１０に記載のように、支持リードの一部として形成された第１の凸部をストッパとしても良い。請求項９，１０に記載の発明の作用効果は、請求項２，３に記載の発明の作用効果とそれぞれ同じであるので、その記載を省略する。

請求項５〜８いずれかに記載の発明においては、請求項１１に記載のように、支持リードの一面上であってセンサチップの搭載領域の近傍に、ストッパが形成された構成とすることが好ましい。このような構成とすると、支持リード上に固定されたセンサチップの上面に対するストッパの位置精度がさらに向上される。

請求項１１に記載の発明においては、請求項１２に記載のように、ストッパにおける支持リードとの対向面の裏面が、センサチップの上面と略面一とされた構成とすると良い。このような構成とすると、封止樹脂による成形時において用いる金型の構造が簡素化され、支持リード上に固定されたセンサチップの上面に対するストッパの位置精度がさらに向上される。また、センサチップが流量検出チップの場合には、ストッパによる乱流の発生が抑制され、流量の検出精度が向上される。

請求項５又は請求項８に記載の発明においては、請求項１３に記載のように、ストッパは、センサチップを取り囲むように環状に形成された構成とすると良い。このように、センサチップの周囲にストッパが形成された構成とすると、成形時においてセンサチップが金型から受ける圧力が、部分的な偏りなく抑制される。

請求項１３に記載の発明においては、請求項１４に記載のように、環状のストッパがセンサチップと離れて形成され、ストッパとセンサチップの隙間のうち、封止部材によって被覆されない領域であって封止部材との境界から少なくとも一部の領域が、封止部材とは別の充填部材、又は、支持リードの一部として形成された第２の凸部によって埋められた構成としても良い。

このような構成とすると、成形時に、ストッパとセンサチップの隙間の封止部材によって被覆されない領域への封止部材の流れ込みが抑制される。これにより、使用環境での温度変化などにより、センサチップとストッパとの線膨張係数差に基づいて生じる応力の範囲が制限される。すなわち、ピエゾ抵抗効果によるセンサ特性の変動が抑制される。

また、請求項１５に記載のように、環状のストッパが、封止部材によって被覆されない領域であって封止部材との境界から少なくとも一部の領域で、センサチップと接触する構成としても良い。このように、ストッパの一部にセンサチップと接触する部位が形成された構成としても、請求項１４に記載の発明と同様の効果を期待することができる。

請求項５〜７いずれかに記載の発明においては、請求項１６に記載のように、センサチップが、接着部材を介して支持リードに直接固定された構成としても良い。このような構成としても、上述したストッパの効果によって、薄肉部のダメージやセンサ特性の変動が抑制される。

また、請求項１７に記載のように、ストッパの一部が支持リードの一面とセンサチップの下面との間に配置されてセンサチップの下面の一部と対向され、センサチップの下面の一部とストッパの対向部位が接着部材としての第１の接着部材を介して固定され、ストッパを介して、センサチップが支持リードに固定された構成としても良い。

このような構成とすると、接着部材（第１の接着部材）として圧力を受けて変形する軟らかい接着部材を用いても、型締め時に圧力を受けてストッパとセンサチップとの間で押し広げられることによってセンサチップが引っ張られる範囲が、ストッパの対向部位上（センサチップの下面の一部）に制限される。これにより、センサチップが支持リードに直接接着固定される構成に比べて、薄肉部のダメージがさらに抑制される。

また、センサチップの下面のうち、一部のみが接着部材と接触されるので、下面全面が接着部材と接触される構成に比べて、線膨張係数差に基づいて生じる応力が低減される。

請求項８又は請求項１７に記載の発明においては、請求項１８に記載のように、センサチップの下面におけるストッパの対向領域を除く領域の少なくとも一部と支持リードが、第１の接着部材よりも硬い第２の接着部材を介して固定された構成としても良い。

このように、支持リード上に支持されるセンサチップの下面の範囲が広い構成とすると、外力（成形時の圧力含む）に対するセンサチップの耐久性が向上される。

請求項５〜８いずれかに記載の発明は、請求項１９に記載のように、検出部として薄肉部上に形成されたヒータを含む流量検出部を備えた流量検出チップをセンサチップとする構成に特に効果的である。請求項１９に記載の発明の作用効果は、請求項４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。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。尚、以下の実施形態においては、センサ装置として熱式流量センサを例にとり説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施形態に係る熱式流量センサの概略構成を示す上面視平面図である。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１に示す白抜き矢印は、流体の流れ方向（通常時）を示している。本実施形態に示す熱式流量センサは、例えば車両内燃機関の吸気管内に配置される。

図１〜図３に示す熱式流量センサ１００は、要部として、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、リードフレームの一部として構成され、流量検出チップ１０を支持する支持リード３１と、リードフレームの一部として構成され、流量検出チップ１０と外部とを電気的に接続する外部接続リード３２と、支持リード３１上に形成されたストッパ５０と、流量検出チップ１０と外部接続リード３２との接続部位を被覆する封止部材７０とを備えている。

流量検出チップ１０は、単結晶シリコンからなる半導体基板１１に、エッチングにより空洞部１２を形成することにより、空洞部１２上に形成された薄い絶縁層から構成される薄肉部（メンブレン）１３と、薄肉部１３に形成されたヒータ１４とを有している。このように、基板として半導体基板１１を用いると、薄肉部１３の裏面側からエッチングすることで、簡単に薄肉部１３を形成することができ、後述するように、ヒータ１４を高感度の流量検出部として機能させることができる。

ここで、流量検出チップ１０について図４及び図５を用いてより詳細に説明する。図４は、流量検出チップの概略構成を示す平面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。なお、図４においては、便宜上、ヒータ、感温体、及び繋ぎ配線上の層間絶縁膜や保護膜を省略して図示している。また、図４に示す白抜き矢印は、流体の流れ方向（通常時）を示している。

図４及び図５に示すように、流量検出部を構成する一対のヒータ１４（１４ａ，１４ｂ）に対応して、半導体基板１１に空洞部１２が形成されている。この空洞部１２は、半導体基板１１の絶縁層１５との接触面の裏面（以下、半導体基板１１の下面と示す）側に、矩形状の開口部１６（図４に示す矩形状の破線のうち、外側内の領域）をもって形成され、この開口面積が半導体基板１１の上面側（絶縁層１５との接触面側）へ行くほど縮小されて、半導体基板１１の上面では、開口部１６よりも小さく、半導体基板１１の厚さ方向に対して垂直な方向において開口部１６に含まれる矩形状の底面部１７（図４に示す矩形状の破線のうち、内側内の領域）となっている。

本実施形態においては、絶縁層１５としてシリコン酸化膜を採用しており、絶縁層１５の一部が、上述した空洞部１２の底面部１７を構成している。このように、流量検出チップ１０において、底面部１７に相当する部位は、薄肉部１３（メンブレン）となっている。そして、ヒータ１４ａ，１４ｂが、この薄肉部１３に形成されている。薄肉部１３は、流量検出部を構成する他の箇所と比べてその膜厚が薄く形成されており（例えば数μｍ程度）、これにより熱容量が低く抑えられ、他の箇所との熱的な絶縁が確保されている。

底面部１７（薄肉部１３）を構成する絶縁層１５上には、ヒータ１４ａ，１４ｂが形成されている。ヒータ１４ａは、流体の流れ方向に対して上流側に配置された上流側ヒータであり、ヒータ１４ｂは、流体の流れ方向に対して下流側に配置された下流側ヒータである。また、一対のヒータ１４ａ，１４ｂを挟むようにして、測温抵抗体からなる一対の感温体１８ａ，１８ｂが、薄肉部１３よりも厚い薄肉部周辺領域であって流体の上流側と下流側にそれぞれ形成されている。この感温体１８ａ，１８ｂは、ヒータ１４ａ，１４ｂとともに流量検出部を構成している。そして、これらヒータ１４ａ，１４ｂや感温体１８ａ，１８ｂは、繋ぎ配線１９を介して、ワイヤ９１が接続されるパッド２０と接続されている。この繋ぎ配線１９が特許請求の範囲に記載の配線部に相当する。

そして、これらヒータ１４ａ，１４ｂ、感温体１８ａ，１８ｂ、及び繋ぎ配線１９を覆うようにして、例えばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜２１が積層され、層間絶縁膜２１上に例えばシリコン窒化膜からなる保護膜２２が積層されている。

このように構成される流量検出チップ１０においては、ヒータ１４ａ，１４ｂが、電流の供給量によって発熱する機能に加えて、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。また、上流側のヒータ１４ａと下流側のヒータ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。さらに、上流側のヒータ１４ａと上流側の感温体１８ａとの温度差、及び、下流側のヒータ１４ｂと下流側の感温体１８ｂ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。なお、このような流量検出チップ１０の詳細については、本出願人による例えば特開２００４−２０５４９８号公報，特開２００４−２４１３９８号公報などを参照されたい。

支持リード３１は、流量検出チップ１０を支持するものであり、外部接続リード３２とともに、金属材料からなるリードフレームの一部として構成されている。すなわち、支持リード３１は、流量検出チップ１０を構成する半導体基板１１とは異なる材料（例えば４２アロイやＣｕなど単結晶シリコンとは線膨張係数の異なる材料）を用いて構成されている。このように、支持リード３１をリードフレームの一部として構成すると、熱式流量センサ１００の構成を簡素化することができる。本実施形態において、支持リード３１は、図１に破線で示すように平面矩形状であり、その大きさが流量検出チップ１０よりも大きく、流量検出チップ１０は、その下面（流量検出部形成面の裏面であって空洞部１２の開口部１６を取り囲む平面）が支持リード３１と完全に対向して配置されている。そして、接着部材９０を介して、支持リード３１上に流量検出チップ１０が固定されており、支持リード３１によって流量検出チップ１０の空洞部１２が開口部１６にて塞がれている。これにより、空洞部１２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、乱流によるノイズを低減することができる。

ここで接着部材９０は所謂ダイボンド材であり、その構成材料や形態は、流量検出チップ１０を支持リード３１に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、接着部材９０として、硬化後の状態で圧力を受けて変形する程度のヤング率（例えば１ＭＰａ程度）を有する軟らかい接着部材を採用している。詳しくは、硬化処理前の状態で予めフィルム化（シート化）された接着部材９０を採用しており、流量検出チップ１０の下面と支持リード３１の一面（上面）との対向領域全体に接着部材９０が配置されている。すなわち、流量検出チップ１０の下面において、接着部材９０は、空洞部１２（開口部１６）の周囲にも配置されており、ワイヤ９１との接続部位であるパッド２０に対応する領域にも配置されている。

外部接続リード３２は、流量検出チップ１０と外部とを電気的に接続するものであり、支持リード３１とともに、金属材料からなるリードフレームの一部として構成されている。そして、本実施形態においては、例えばＡｕからなるワイヤ９１が、超音波を用いた接合方法で外部接続リード３２と流量検出チップ１０のパッド２０にそれぞれ接続されて、外部接続リード３２と流量検出チップ１０が電気的に接続されている。

ストッパ５０は、モールド成形時において、流量検出チップ１０が金型から受ける圧力を低減するための部材であり、一対の金型に構成されるキャビティに配置され、金型間で挟持された状態で、変形しない材料を用いて形成されている。このような材料としては、圧力を受けて変形する接着部材９０（例えばヤング率１ＭＰａ程度）よりも、半導体基板１１（例えばヤング率１８０ＭＰａ程度）に近い硬さを有する材料を採用することができる。本実施形態においては、リードフレーム（支持リード３１）と同一の材料（例えばヤング率１００ＭＰａ〜２００ＭＰａ程度）を用いてストッパ５０が形成されており、支持リード３１の上面に接合されて支持リード３１と一体化されている。

また、ストッパ５０の形態としては、上述の機能を果たすものであれば特に限定されるものではない。本実施形態においては、図２及び図３に示すように、支持リード３１の上面における流量検出チップ１０の搭載領域を除く領域に接合された状態で、ストッパ５０における支持リード３１の上面との対向面の裏面（上面）が、流量検出チップ１０の上面と略面一となっている。また、図１〜図３に示すように、流量検出チップ１０を、その近傍において取り囲むように流量検出チップ１０の形状（平面矩形状）に対応した環状に形成されている。すなわち、ストッパ５０は流量検出チップ１０に接しておらず、ストッパ５０と流量検出チップ１０の間には、僅かな隙間が形成されている。

封止部材７０は、流量検出チップ１０の流量検出部及び薄肉部１３を露出させつつ流量検出チップ１０と外部接続リード３２との接続部位を被覆するものであり、エポキシ樹脂等の一体成形（モールド成形）可能である電気絶縁材料を用いて構成されている。本実施形態においては、封止部材７０によって、ワイヤ９１、ワイヤ９１と流量検出チップ１０（パッド２０）の接続部位、及びワイヤ９１と外部接続リード３２との接続部位が、一体的に被覆されている。

また、本実施形態においては、封止部材７０が、上述の各接続部位を被覆するパッド側端部７１だけでなく、流量検出チップ１０の、パッド２０の形成された端部側の端面を除く残りの３つの端面（半導体基板１１の側面）を取り囲むように形成された周囲部７２を、パッド側端部７１と一体的に有している。この周囲部７２は、流量検出チップ１０から離反する方向において、ストッパ５０よりも外周側であって支持リード３１の端部を被覆するように形成されており、支持リード３１の上面における流量検出チップ１０側の端部が、ストッパ５０における流量検出チップ１０との対向面の裏面に接している。そして、周囲部７２の上面７２ａが、ストッパ５０の上面（流量検出チップ１０の上面）と略面一となっている。すなわち、流体の流れ方向において、周囲部７２の上面７２ａ、ストッパ５０の上面、及び流量検出チップ１０の上面が面一となっており、これにより、流量検出部上において流体がより整流された状態となる。言うなれば、流量検出チップ１０上に配置されたパッド側端部７１における流量検出部側の端面７１ａと、周囲部７２の上面７２ａ、ストッパ５０の上面（及び流量検出チップ１０の上面）とにより、流量検出部に対する流路が構成されている。

また、本実施形態においては、図１及び図３に示すように、支持リード３１上において、ストッパ５０と流量検出チップ１０との間に構成される隙間のうち、封止部材７０によって被覆されない領域であってパッド側端部７１との境界から少なくとも一部の領域に、充填部材９２が配置されて隙間が閉塞されている。この充填部材９２は、モールド成形時において、パッド側端部７１側から流量検出部側の隙間に封止部材７０が漏れ出るのを抑制する機能を果たすものであり、例えば樹脂材料を採用することができる。本実施形態においては、図１に示すように、パッド側端部７１との境界を含む一部の領域に配置されている。

次に、このように構成される熱式流量センサ１００の製造方法について、図６（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図６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）は接着工程終了後の状態、（ｂ）は接続工程終了後の状態、（ｃ）はモールド成形工程を示す図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、図２に対応している。

先ず流量検出チップ１０と、支持リード３１と外部接続リード３２を有するリードフレーム３０を準備する。そして、流量検出チップ１０を、空洞部１２が開口する下面を接着面としてリードフレーム３０の一部である支持リード３１に接着固定する。この接着固定においては、支持リード３１の上面に接着部材９０を配置しても良いし、流量検出チップ１０の下面に接着部材９０を配置しても良い。本実施形態においては、図６（ａ）に示すように、支持リード３１の上面にフィルム状（シート状）の接着部材９０を配置する。そして、支持リード３１上に配置した接着部材９０に下面が接するように、流量検出チップ１０を接着部材９０上に配置し、この状態で接着部材９０の硬化処理を行う。これにより、接着部材９０を介して、流量検出チップ１０が支持リード３１に固定され、支持リード３１上に流量検出チップ１０が積層された積層体が形成される。すなわち、流量検出チップ１０における空洞部１２が、支持リード３１によって塞がれた構造となる。

そして、接着後、環状のストッパ５０を、流量検出チップ１０を取り囲むように支持リード３１の上面に固定（接合）する。この接合状態で、ストッパ５０の上面と、流量検出チップ１０の上面が略面一となる。また、図示しないが、本実施形態においては、ストッパ５０の接合後、ストッパ５０と流量検出チップ１０との間の隙間の一部に、隙間への封止部材７０の流れ込みを抑制するために、充填部材９２（図１，図３参照）を配置する。

次に、図６（ｂ）に示すように、流量検出チップ１０のパッド２０（図１，図４参照）と外部接続リード３２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９１を、超音波を用いた接合方法を用いて、外部接続リード３２と流量検出チップ１０のパッド２０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、流量検出チップ１０が固定されていないと、流量検出チップ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、本実施形態においては、流量検出チップ１０を支持リード３１に接着固定した状態で、ワイヤボンディングを実施するので、良好な接合状態を形成することができる。また、流量検出チップ１０の下面におけるパッド形成領域に対応する領域と該領域に対向する支持リード３１の上面とを接着固定した状態で、ワイヤボンディングを実施するので、さらに良好な接合状態を形成することができる。これにより、図６（ｂ）に示すように、流量検出チップ１０（パッド２０）と外部接続リード３２とが、ワイヤ９１を介して電気的に接続された構造となる。

次に、ワイヤボンディング後の積層体を、金型９３，９４に構成されるキャビティに配置し、型締めした状態で、溶融された封止部材をキャビティ内に射出して一体モールド成形する。これにより、図６（ｃ）に示すように、積層体が、薄肉部１３を含む流量検出部が露出され、ワイヤ９１、ワイヤ９１と流量検出チップ１０（パッド２０）の接続部位、及びワイヤ９１と外部接続リード３２との接続部位が、封止部材７０によって一体的に被覆された状態となる。

詳しくは、図６（ｃ）に示すように、流量検出チップ１０の上面に接する上型９３のキャビティ構成面のうち、流量検出チップ１０の上面と接する部位９３ａとストッパ５０の上面に接する部位９３ｂとが略面一となるように、上型９３が構成されている。したがって、上型９３のキャビティ構成面の一部９３ａ，９３ｂと下型９４のキャビティ構成面の一部９４ａとで積層体を挟持した状態（型締め状態）で、上型９３のキャビティ構成面の一部である部位９３ａが流量検出チップ１０の上面と接触し、キャビティ構成面の一部である部位９３ｂがストッパ５０の上面と接触する。また、２つの部位９３ａ，９３ｂの間の部位であって薄肉部１３に対向する部位には凹部９３ｃが形成されており、これにより、型締め状態でも上型９３が薄肉部１３に接触しないようになっている。

また、本実施形態においては、支持リード３１上におけるストッパ５０と流量検出チップ１０との間の隙間のうち、封止部材７０におけるパッド側端部７１との境界となる部分を含む一部の領域に充填部材９２を配置することで、隙間の一部を閉塞状態としている。したがって、隙間における充填部材９２よりも流量検出部側の部分に封止部材７０が流れ込むことはない。

また、本実施形態においては、支持リード３１と外部接続リード３２がリードフレーム３０の一部として構成されている。したがって、流量検出チップ１０を含めて、お互いの位置精度を向上することができる。また、ワイヤボンディング工程及びモールド成形工程を簡素化することができる。

成形工程後、封止部材７０のキュアを経て、リードフレーム３０の不要部分を除去する。これにより、支持リード３１と外部接続リード３２とが、電気的に分離された状態となる。そして、図１〜図３に示す熱式流量センサ１００が形成される。

次に、このように構成される熱式流量センサ１００の効果について説明する。

支持リード３１上に流量検出チップ１０が配置される構成において、流量検出チップ１０を支持リード３１に固定するための接着部材として、軟らかい接着部材（硬化後において加圧により変形するもの、例えばヤング率が１ＭＰａ程度）を用いる場合、モールド成形時に、型締めした際の圧力で薄肉部１３がダメージを受け、場合によっては破損することとなる。これは、モールド成形時に、流量検出チップ１０と支持リード３１との間で硬化後の接着部材が押し広げられ、接着部材の変形とともに接着部材に隣接する流量検出チップ１０が引っ張られて半導体基板１１に応力が生じ、この応力が剛性の低い薄肉部１３に集中することによって生じるものと考えられる。

これに対し、本実施形態では、金型９３，９４間で挟持されても変形しない硬さを有するストッパ５０を、金型９３，９４によって構成されるキャビティ内に配置し、上型９３が流量検出チップ１０の上面に接触しつつ下型９４との間でストッパ５０を挟持した状態で射出成形を行う。したがって、上型９３が流量検出チップ１０の上面に接触した状態からさらに流量検出チップ１０を下型９４側に押圧するのを、ストッパ５０によって抑制することができる。換言すれば、ストッパ５０と流量検出チップ１０とで、金型９３，９４から受ける圧力を分散させることができる。これにより、圧力を受けて変形する程度のヤング率（例えば１ＭＰａ程度）を有する軟らかい接着部材９０を用いても、型締め時における接着部材９０の変形量を低減し、ひいては接着部材９０の変形に伴って変形する流量検出チップ１０の変形量を低減することができる。そして、薄肉部１３への応力の集中を抑制する（薄肉部１３の受けるダメージを抑制する）ことができる。

また、支持リード３１上に流量検出チップ１０が配置される構成の場合、流量検出チップ１０を構成する半導体基板１１と支持リード３１とは線膨張係数が異なるため、使用環境などでの温度変化により、線膨張係数差に基づく応力が生じることとなる。このような応力が、剛性の低い薄肉部１３に作用すると、ピエゾ抵抗効果により抵抗値変化が生じ、狙い値に対してセンサ特性が変動することとなる。また、応力がクリープによって徐々に緩和されると、抵抗値が変化してセンサ特性が変動することとなる。特に空洞部１２の周囲領域は薄肉部１３との距離が短いので、空洞部１２の周囲領域で生じる膨張係数差に基づく応力は、薄肉部１３、ひいてはセンサ特性の変動に大きな影響を与えることとなる。

これに対し、本実施形態では、ストッパ５０によって、薄肉部１３の受けるダメージを抑制することができるので、接着部材９０として、圧力を受けて変形する軟らかい接着部材を採用することができる。したがって、使用環境での温度変化などにより、流量検出チップ１０を構成する半導体基板１１と支持リード３１との線膨張係数差に基づいて応力が生じても、軟らかい接着部材９０によって応力を低減（緩和）することができる。すなわち、線膨張係数差に基づいて流量検出チップ１０の薄肉部１３に作用する応力を低減でき、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。

このように、本実施形態に係る製造方法によれば、流量検出チップ１０と外部接続リード３２との電気的な接続状態を確保しつつ、薄肉部１３のダメージやセンサ特性の変動を抑制することができる。また、この製造方法を用いて形成された熱式流量センサ１００は、流量検出チップ１０と外部接続リード３２との電気的な接続状態が確保され、薄肉部１３の受けるダメージやセンサ特性の変動が抑制されたセンサ装置となっている。

なお、本実施形態においては、同一の支持リード３１に対して流量検出チップ１０とストッパ５０を固定する。したがって、流量検出チップ１０の上面に対するストッパ５０の上面の位置精度を向上することができる。すなわち、金型９３，９４から受ける流量検出チップ１０の圧力のばらつきを低減することができる。また、成形工程の前に流量検出チップ１０に対してストッパ５０を位置決め固定しておくので、成形時にストッパ５０をキャビティ内の所定位置に位置決め固定する構造が不要であり、型構造を簡素化することができる。

また、本実施形態においては、支持リード３１の上面における流量検出チップ１０の搭載領域の近傍にストッパ５０を形成する。したがって、支持リード３１上に固定された流量検出チップ１０の上面に対するストッパ５０の上面の位置精度をより向上することができる。

また、本実施形態においては、ストッパ５０の上面を、流量検出チップ１０の上面と略面一とする。したがって、流量検出チップ１０の上面と接する側の金型９３の構造を簡素化することができる。これにより、流量検出チップ１０の上面に対するストッパ５０の上面の位置精度をさらに向上することができる。また、形成された熱式流量センサ１００において、ストッパ５０による乱流の発生が抑制され、流量の検出精度が向上される。

また、本実施形態においては、ストッパ５０の形状を、流量検出チップ１０の周囲を取り囲む環状とする。したがって、成形時において流量検出チップ１０が金型９３，９４から受ける圧力を、部分的な偏りなく低減することができる。また、ストッパ５０が１つの部材のみであるので、支持リード３１上に位置決め固定しやすい。

また、本実施形態においては、環状のストッパ５０と流量検出チップ１０との隙間のうち、少なくともパッド側端部７１との境界からの一部領域に充填部材９２を配置する。したがって、充填部材９２によって、隙間における封止部材７０によって被覆されない領域に封止部材７０が流れ込むのを抑制することができる。そして、隙間に配置される封止部材７０の範囲を制限することで、使用環境での温度変化などにより、流量検出チップ１０を構成する半導体基板１１とストッパ５０との線膨張係数差に基づいて生じる応力の範囲を制限することができる。すなわち、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。

なお、隙間における封止部材７０によって被覆されない領域に封止部材７０が流れ込むのを抑制する構造としては、充填部材９２の配置に限定されるものではない。それ以外にも、例えば図７に示すように、支持リード３１の上面から突出する凸部３１ａによって、環状のストッパ５０と流量検出チップ１０との隙間のうち、少なくともパッド側端部７１との境界からの一部領域を埋める（閉塞する）構造としても良い。このような凸部３１ａは、エッチングなどによって形成することができる。また、図８に示すように、ストッパ５０の一部に凸部５０ａを形成し、この凸部５０ａによって、環状のストッパ５０と流量検出チップ１０との隙間のうち、少なくともパッド側端部７１との境界からの一部領域を埋める（閉塞する）構造としても良い。図７，図８は、ともに変形例を示す断面図であり、図３に対応している。

また、本実施形態においては、成形前の状態で、ストッパ５０の上面を流量検出チップ１０の上面と略面一とする例を示した。しかしながら、成形前の状態で、図９（ａ）に示すように、支持リード３１の上面を基準としてストッパ５０の上面が流量検出チップ１０の上面よりも若干低くなるように、ストッパ５０を支持リード３１の上面に固定しても良い。この場合、成形時において、図９（ｂ）に示すように、互いに略面一とされた上型９３のキャビティ構成面の一部９３ａ，９３ｂのうち、流量検出チップ１０に対応する部位９３ａが先に流量検出チップ１０の上面に接触する。そして、接着部材９０を変形させながら流量検出チップ１０をある程度支持リード３１側に押し込んだ状態で、ストッパ５０に対応する部位９３ｂがストッパ５０の上面に接触し、ストッパ５０が金型９３，９４の間で挟持状態となる。したがって、流量検出チップ１０の上面とストッパ５０の上面との位置ばらつきを低減することができる。これにより、熱式流量センサ１００において、ストッパ５０による乱流の発生を抑制することができる。図９は、製造方法の変形例を示す断面図であり、（ａ）は成形工程の前、（ｂ）は成形工程を示している。なお、成形前の状態における流量検出チップ１０の上面とストッパ５０の上面との差は、成形時に薄肉部１３が少なくとも破損しない程度とすることが好ましい。

また、本実施形態においては、流量検出チップ１０を支持リード３１に固定した後に、ストッパ５０を支持リード３１の上面に固定する例を示した。しかしながら、支持リード３１に対するストッパ５０の固定は、成形工程の前までに実施すれば良い。例えば流量検出チップ１０を支持リード３１に固定する前に実施しても良い。

また、本実施形態においては、支持リード３１にストッパ５０を固定した後であって接続工程の前に、充填部材９２を配置する例を示した。しかしながら、充填部材９２の配置も、成形工程の前までに実施すれば良い。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図１０に基づいて説明する。図１０は、第２実施形態に係る熱式流量センサの概略構成を示す平面図であり、第１実施形態に示した図１に対応している。

第２実施形態に係る熱式流量センサ及びその製造方法は、第１実施形態に示した熱式流量センサ１００及びその製造方法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実施形態においては、流量検出チップ１０の周囲を取り囲むように、ストッパ５０を環状とする例を示した。これに対し、本実施形態においては、支持リード３１の上面において、複数のストッパ５０が固定されている点を特徴とする。

例えば図１０に示す例においては、平面矩形状の流量検出チップ１０（半導体基板１１）に対し、パッド２０が形成された端部を除く３つの端部のそれぞれに対応して、ストッパ５０が固定されている。すなわち、３つのストッパ５０が、互いに独立して（離間して）支持リード３１の上面に固定されている。そして、各ストッパ５０と流量検出チップ１０との間の隙間には封止部材７０が配置され、流体の流れ方向において、熱式流量センサ１００の端部から流量検出部までの間において、周囲部７２の上面７２ａ、ストッパ５０の上面、周囲部７２の上面７２ａ、流量検出チップ１０の上面が略面一となっている。すなわち、本実施形態においては、ストッパ５０が複数である点を除けば、第１実施形態に示したストッパ５０と同じである。また、それ以外の構成についても、隙間が封止部材７０によって埋められている点を除けば、第１実施形態に示した構成と同じである。

なお、このような構成の熱式流量センサ１００は、第１実施形態に示した製造方法を用いて形成することができる。

このように本実施形態に係る熱式流量センサ１００の製造方法によっても、流量検出チップ１０と外部接続リード３２との電気的な接続状態を確保しつつ、薄肉部１３のダメージやセンサ特性の変動を抑制することができる。また、この製造方法を用いて形成された熱式流量センサ１００は、流量検出チップ１０と外部接続リード３２との電気的な接続状態が確保され、薄肉部１３の受けるダメージやセンサ特性の変動が抑制されたセンサ装置となっている。

また、本実施形態においては、複数のストッパ５０を分散して配置している。したがって、成形時において流量検出チップ１０が金型９３，９４から受ける圧力を、部分的な偏りなく低減することができる。

なお、本実施形態においては、各ストッパ５０と流量検出チップ１０との間の隙間には封止部材７０が配置される例を示した。しかしながら、第１実施形態に示した充填部材９２の配置などによって、隙間に封止部材７０が配置されない構成とすることもできる。このような構成とすると、使用環境での温度変化などにより、流量検出チップ１０を構成する半導体基板１１とストッパ５０との線膨張係数差に基づいて生じる応力の範囲を制限することができる。すなわち、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、本実施形態においては、３つのストッパ５０が支持リード３１の上面に固定される例を示した。しかしながら、ストッパ５０の個数は３つに限定されるものではない。また、複数のストッパ５０の配置も、上述の例に限定されるものではない。

また、本実施形態においては、第１実施形態に示した構成において、複数のストッパ５０を適用する例を示した。しかしながら、第１実施形態に示した変形例に対しても、複数のストッパ５０を適用することができる。

（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流量センサの概略構成を示す断面図であり、第１実施形態に示した図２に対応している。

第３実施形態に係る熱式流量センサ及びその製造方法は、上述の実施形態に示した熱式流量センサ１００及びその製造方法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、上述の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実施形態においては、別部材としてのストッパ５０が、支持リード３１に固定される例を示した。これに対し、本実施形態においては、支持リード３１の一部として、上面から突出する凸状のストッパ３１ｂが、上述した実施形態のストッパ５０としての機能を果たす点を特徴とする。なお、ストッパ３１ｂは、特許請求の範囲に記載の第１の凸部に相当するものであり、支持リード３１の一部として形成されている点を除けば、第１実施形態に示したストッパ５０と同じである。また、それ以外の構成についても、第１実施形態に示した構成と同じである。

なお、このような構成の熱式流量センサ１００を製造する場合、リードフレーム３０を準備する工程において、支持リード３１の一部としてストッパ３１ｂを形成すれば良い。その他の工程は、第１実施形態に示した製造方法と同じである。

このように本実施形態に係る熱式流量センサ１００の製造方法及び熱式流量センサ１００によれば、第１実施形態に示した熱式流量センサ１００の製造方法及び熱式流量センサ１００と同様の効果を期待することができる。

また、本実施形態においては、支持リード３１の一部としてストッパ３１ｂを形成する。したがって、支持リード３１に固定された流量検出チップ１０の上面に対するストッパ３１ｂの上面の位置精度を、別部材としてのストッパ５０よりも向上することができる。すなわち、金型９３，９４から受ける流量検出チップ１０の圧力のばらつきをさらに低減することができる。また、ストッパ３１ｂが支持リード３１の一部であるので、固定工程を不要とすることができる。また、ストッパ３１ｂが支持リード３１の一部であるので、成形時にストッパ３１ｂを位置決め固定しなくても良く、型構造を簡素化することができる。

なお、本実施形態においては、第１実施形態に示した構成に対し、支持リード３１の一部としてのストッパ３１ｂを適用する例を示した。しかしながら、第１実施形態に示した変形例や第２実施形態に示した構成に対し、ストッパ３１ｂを適用することもできる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を、図１２に基づいて説明する。図１２は、第４実施形態に係る熱式流量センサの製造工程のうち、成形工程を示す断面図であり、第１実施形態に示した図６（ｃ）に対応している。

第４実施形態に係る熱式流量センサの製造方法は、上述の実施形態に示した熱式流量センサ１００の製造方法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、上述の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。

上述した実施形態においては、支持リード３１上に別部材としてのストッパ５０や支持リード３１の一部としてのストッパ３１ｂが形成される例を示した。これに対し、本実施形態においては、図１２に示すように、成形工程で用いる一対の金型９３，９４のうち、上型９３に、キャビティを構成する一部９３ｂから下型９４に向けて突出する凸状のストッパ９３ｄが形成されている。そして、このストッパ９３ｄが、流量検出チップ１０の上面に上型９３におけるキャビティを構成する一部９３ａが接触した時点で、下型９４のキャビティを構成する一部９４ａと、支持リード３１を介して接触するようになっている点を特徴とする。なお、ストッパ９３ｄは、金型９３の一部として形成されている点を除けば、第２実施形態に示したストッパ５０と同じである。また、それ以外の構成についても、第２実施形態に示した構成と同じである。

このように本実施形態に係る熱式流量センサ１００の製造方法によれば、流量検出チップ１０と外部接続リード３２との電気的な接続状態を確保しつつ、薄肉部１３のダメージやセンサ特性の変動を抑制することができる。また、この製造方法を用いて形成された熱式流量センサ１００は、流量検出チップ１０と外部接続リード３２との電気的な接続状態が確保され、薄肉部１３の受けるダメージやセンサ特性の変動が抑制されたセンサ装置となっている。

また、本実施形態によれば、第２実施形態に示したストッパ５０のように、複数のストッパ９３ｄが互いに離間して形成されている。したがって、成形時において流量検出チップ１０が金型９３，９４から受ける圧力を、部分的な偏りなく低減することができる。なお、本実施形態に示す製造方法によれば、金型９３の一部としてストッパ９３ｄを設けているので、ワイヤ９１を跨ぐように、ストッパ９３ｄを環状とすることはできない。

また、本実施形態においては、金型９３のみにストッパ９３ｄが形成される例を示した。しかしながら、一対の金型９３，９４の少なくとも一方にストッパが形成されれば良い。例えば、金型９３，９４の対向部位にそれぞれ凸状のストッパが形成され、流量検出チップ１０の上面に上型９３におけるキャビティを構成する一部９３ａが接触した時点で、ストッパ同士の先端が接触する構成としても良い。また、下型９４のみに凸状のストッパが形成され、流量検出チップ１０の上面に上型９３におけるキャビティを構成する一部９３ａが接触した時点で、ストッパが上型９３の対向部位と接触する構成としても良い。

なお、本実施形態においては、第２実施形態に示した構成に対し、金型９３の一部としてのストッパ９３ｄを適用する例を示した。しかしながら、第２実施形態に示したストッパ５０を第１実施形態の変形例の変形例に適用した構成に対しても、本実施形態に示すストッパ９３ｄを適用することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態を、図１３及び図１４に基づいて説明する。図１３は、第５実施形態に係る熱式流量センサの概略構成を示す断面図である。図１４は、熱式流量センサの製造工程のうち、成形工程を示す断面図である。なお、図１３は、第１実施形態に示した図２に対応し、図１４は、第１実施形態に示した図６（ｃ）に対応している。

第５実施形態に係る熱式流量センサ及びその製造方法は、上述の実施形態に示した熱式流量センサ１００及びその製造方法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、上述の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。

上述した実施形態においては、流量検出チップ１０が、接着部材９０を介して支持リード３１に直接固定される例を示した。これに対し、本実施形態においては、例えば図１３に示すように、支持リード３１とは別部材としてのストッパ５０の一部が、支持リード３１の上面と流量検出チップ１０の下面との対向領域間の一部に配置（すなわち、流量検出チップ１０の下面の一部と対向）されている。そして、流量検出チップ１０の下面の一部とストッパ５０の対向部位５０ｂが接着部材９０を介して固定され、ストッパ５０の対向部位５０ｂを介して、流量検出チップ１０が支持リード３１に固定されている点を特徴とする。なお、接着部材９０が特許請求の範囲に記載の第１の接着部材に相当する。本実施形態においては、ストッパ５０が流量検出チップ１０の下面との対向部位５０ｂを有する点を除けば、第１実施形態に示したストッパ５０と同じである。また、それ以外の構成についても、第１実施形態に示した構成と同じである。

なお、本実施形態においては、ストッパ５０の対向部位５０ｂが流量検出チップ１０の下面における周縁部と対向しており、対向部位５０ｂが環状となっている。そして、流量検出チップ１０、接着部材９０、ストッパ５０の対向部位５０ｂ、及び支持リード３１の上面にて内部空間９５が構成され、空洞部１２も内部空間９５の一部として外気と遮断されている。

このような構成の熱式流量センサ１００は、接着工程において、支持リード３１上にストッパ５０を固定した後に、流量検出チップ１０の下面又はストッパ５０の対向部位５０ｂに接着部材９０を配置し、ストッパ５０の対向部位５０ｂを介して、流量検出チップ１０を支持リード３１上に固定することで形成することができる。それ以外の製造工程については、第１実施形態に示した製造方法と同じである。

このように本実施形態に係る熱式流量センサ１００及びその製造方法よれば、第１実施形態に示した熱式流量センサ１００の製造方法及び熱式流量センサ１００と同様の効果を期待することができる。

また、本実施形態においては、ストッパ５０の対向部位５０ｂが流量検出チップ１０の下面の一部のみと対向している。したがって、図１４に示すように、成形時に金型９３，９４からの圧力を受けて、接着部材９０がストッパ５０の対向部位５０ｂと流量検出チップ１０との間で押し広げられても、流量検出チップ１０の外周側には流量検出チップ１０の下面が存在しないため、流量検出チップ１０が引っ張られない。また、内部空間９５側にはストッパ５０の対向部位５０ｂが存在せず、内部空間９５が存在するので、接着部材９０が支持リード３１側に垂れて流量検出チップ１０が引っ張られない。これに対し、流量検出チップ１０が支持リード３１に直接接着固定される場合、押し広げられた接着部材９０が、流量検出チップ１０の下面と接触する。このように、流量検出チップ１０が引っ張られる範囲が、ストッパ５０の対向部位５０ｂ上に制限されるので、流量検出チップ１０が支持リード３１に直接接着固定される構成に比べて、薄肉部１３のダメージをさらに抑制することができる。

また、流量検出チップ１０の下面のうち、一部のみが接着部材９０と接触されるので、下面全面が接着部材９０と接触される構成に比べて、流量検出チップ１０を構成する半導体基板１１とストッパ５０との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。

なお、本実施形態においては、内部空間９５には、接着部材が配置されない例を示した。これに対し、例えば図１５に示すように、流量検出チップ１０の下面におけるストッパ５との対向領域を除く領域の少なくとも一部と支持リード３１の上面とが、接着部材９０よりも硬い接着部材９６を介して固定された構成としても良い。接着部材９６は、請求の範囲に記載の第２の接着部材に相当するものであり、硬化後のヤング率が接着部材９０よりも大きいものを採用することができる。例えば、接着部材９６として、圧力によってほとんど変形しない程度の硬い接着部材（例えばヤング率１ＧＰａ程度）を採用すると、支持リード３１上に接着部材９６を介して支持される領域の分、流量検出チップ１０が支持リード３１に支持される領域が増す。したがって、接着部材９６が配置されない構成に比べて、外力（成形時の圧力含む）に対する流量検出チップ１０の耐久性を向上することができる。図１５は、変形例を示す断面図である。なお、図１５においては、接着部材９６が、ストッパ５０の対向部位５０ｂに隣接して配置されているが、対向部位５０ｂとは離れて接着部材９６が配置された構成としても良い。

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。

本実施形態においては、流量検出チップ１０を構成する基板が、シリコンからなる半導体基板１１である例を示した。このように半導体基板１１を用いると、一般的な半導体製造技術により、半導体基板に容易に空洞部１２及び薄肉部１３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、半導体基板はシリコン基板に限定されるものではない。また、基板も半導体基板に限定されず、支持リード３１との線膨張係数に差のある部材（例えばガラス）を採用することができる。

本実施形態においては、センサ装置の一例として熱式流量センサ１００を取り上げた。これは、薄肉部１３の厚さが数μｍ程度と非常に薄いため、成形時に薄肉部１３がダメージを受け易く、また、ピエゾ抵抗効果によってセンサ特性が変動しやすいからである。しかしながら、センサ装置としては熱式流量センサ１００に限定されるものではない。例えば熱式流量センサ１００以外にも、基板の空洞部上に薄肉部が形成され、この薄肉部に検出部の抵抗体が配置された構造のセンサ（例えばサーモパイル式の赤外線センサ、湿度センサ、圧力センサ等）であれば適用することができる。

本実施形態においては、封止部材７０が、パッド側端部７１以外に周囲部７２を有する例を示した。しかしながら、封止部材７０の形態は、上記例に限定されるものではない。例えばパッド側端部７１のみを有する構成としても良い。

本実施形態においては、流量検出チップ１０のパッド２０と外部接続リード３２が、ワイヤ９１を介して電気的に接続される例を示した。しかしながら、流量検出チップ１０と外部接続リード３２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、支持リード３１及び外部接続リード３２（リードフレーム３０）としてプリント基板を採用する場合には、バンプ等によって接続された構成としても良い。

本実施形態においては、流量検出チップ１０と外部接続リード３２が、ワイヤ９１を介して直接的に接続される例を示した。しかしながら、流量検出部の入出力を制御する回路が形成された回路チップを介して、流量検出チップ１０と外部接続リード３２が電気的に接続された構成としても良い。この場合、流量検出チップと回路チップとの接続部、及び、回路チップと外部接続リードとの接続部が、封止部材７０によって被覆された構造となる。このように、回路チップを含む構成に対しても、回路チップを含まない構成同様乃至それに準ずる効果を期待することができる。

本実施形態においては、一対の金型９３，９４のうち、上型９３が凹部９３ｃを有する例を示した。しかしながら、ストッパ５０，３１ｂ，９３ｄの効果があるので、上型９３を凹部９３ｃのない構造としても良い。

本実施形態においては、支持リード３１上に別部材としてのストッパ５０を形成する例を示した。しかしながら、例えば図１６に示すように、流量検出チップ１０の上面に上型９３におけるキャビティを構成する一部９３ａが接触した時点で、上型９３のキャビティ構成面の一部と下型９４のキャビティ構成面の一部とによって、支持リード３１とは別部材であるストッパ５１を直接的に挟持するようにしても良い。このようにストッパ５１が支持リード３１上に形成されない構成としても、上述した実施形態と同様乃至それに準ずる効果を期待することができる。なお、図１６に示す製造方法を用いて形成された熱式流量センサ１００においては、ストッパ５１の上面と下面が露出され、側面の少なくとも一部が封止部材７０と接して、封止部材７０にストッパ５１が保持された構造となる。図１６は、製造方法のその他変形例を示す断面図であり、成形工程を示している。

第１実施形態に係る熱式流量センサの概略構成を示す上面視平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 流量検出チップの概略構成を示す平面図である。 図４のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 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）は接着工程終了後の状態、（ｂ）は接続工程終了後の状態、（ｃ）は成形工程を示す図である。 変形例を示す断面図である。 変形例を示す断面図である。 製造方法の変形例を示す断面図であり、（ａ）は成形工程の前、（ｂ）は成形工程を示している。 第２実施形態に係る熱式流量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流量センサの概略構成を示す断面図である。 第４実施形態に係る熱式流量センサの製造工程のうち、成形工程を示す断面図である。 第５実施形態に係る熱式流量センサの概略構成を示す断面図である。 製造方法を示す工程のうち、成形工程を示す断面図である。 変形例を示す断面図である。 製造方法のその他変形例を示す断面図であり、成形工程を示している。

符号の説明

１０・・・流量検出チップ（センサチップ）
１１・・・半導体基板（基板）
１２・・・空洞部
１３・・・薄肉部
３１・・・支持リード
３２・・・外部接続リード
５０・・・ストッパ
７０・・・封止部材
９０・・・接着部材
１００・・・熱式流量センサ

Claims (19)

1. 空洞部を有する基板上に、検出部と前記検出部に接続される配線部が形成され、前記検出部を構成する抵抗体が前記空洞部上の薄肉部に形成されたセンサチップと、前記センサチップを一面上に搭載する支持リード及び前記配線部と電気的に接続される外部接続リードを含むリードフレームと、を準備する準備工程と、
   準備した前記センサチップを、前記空洞部が開口する下面を搭載面として、前記リードフレームにおける前記支持リード上に接着部材を介して固定し、積層体を形成する接着工程と、
   前記積層体に対し、前記リードフレームにおける前記外部接続リードと前記配線部を電気的に接続する接続工程と、
   前記接続工程後、一対の金型に構成されるキャビティに前記積層体を配置してモールド成形し、前記検出部及び前記薄肉部を露出しつつ封止部材によって前記配線部と前記外部接続リードとの接続部位を被覆する成形工程と、を備えたセンサ装置の製造方法であって、
   前記成形工程において、前記接着部材よりも前記基板に近い硬さを有するストッパを前記キャビティ内に配置し、一方の前記金型が前記センサチップの上面に接触しつつ他方の前記金型との間で前記ストッパを挟持した状態でモールド成形することを特徴とするセンサ装置の製造方法。
2. 前記成形工程の前に、前記支持リードの一面上に前記ストッパを固定する固定工程を備えることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置の製造方法。
3. 前記準備工程において、前記支持リードの一部として、前記一面から突出する凸状の前記ストッパを形成することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置の製造方法。
4. 前記センサチップは、前記検出部として、前記薄肉部上に形成されたヒータを含む流量検出部を備えた流量検出チップであることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のセンサ装置の製造方法。
5. 空洞部を有する基板上に、検出部と前記検出部に接続された配線部が形成され、前記検出部を構成する抵抗体が前記空洞部上の薄肉部に形成されたセンサチップと、
   リードフレームの一部であり、一面上に、前記空洞部の開口された下面を搭載面として前記センサチップが接着部材を介して固定された支持リード、及び、前記配線部と電気的に接続された外部接続リードと、
   絶縁材料からなり、前記検出部及び前記薄肉部を露出させつつ、前記配線部と前記外部接続リードとの接続部位を被覆するように一体的に配置された封止部材と、を備えることを特徴とするセンサ装置であって、
   前記支持リードの一面上であって前記センサチップの搭載領域を除く領域に、前記接着部材よりも前記基板に近い硬さを有するストッパが形成され、
   前記ストッパは、前記支持リードとは別部材であり、前記支持リードの一面上に固定されていることを特徴とするセンサ装置。
6. 空洞部を有する基板上に、検出部と前記検出部に接続された配線部が形成され、前記検出部を構成する抵抗体が前記空洞部上の薄肉部に形成されたセンサチップと、
   リードフレームの一部であり、一面上に、前記空洞部の開口された下面を搭載面として前記センサチップが接着部材を介して固定された支持リード、及び、前記配線部と電気的に接続された外部接続リードと、
   絶縁材料からなり、前記検出部及び前記薄肉部を露出させつつ、前記配線部と前記外部接続リードとの接続部位を被覆するように一体的に配置された封止部材と、を備えることを特徴とするセンサ装置であって、
   前記支持リードの一面上であって前記センサチップの搭載領域を除く領域に、前記接着部材よりも前記基板に近い硬さを有するストッパが形成され、
   前記ストッパは、前記センサチップと離れて、前記センサチップを取り囲むように環状に形成され、
   前記ストッパと前記センサチップの隙間のうち、前記封止部材によって被覆されない領域であって前記封止部材との境界から少なくとも一部の領域が、前記封止部材とは別の充填部材、又は、前記支持リードの一部として形成された第２の凸部によって埋められていることを特徴とするセンサ装置。
7. 空洞部を有する基板上に、検出部と前記検出部に接続された配線部が形成され、前記検出部を構成する抵抗体が前記空洞部上の薄肉部に形成されたセンサチップと、
   リードフレームの一部であり、一面上に、前記空洞部の開口された下面を搭載面として前記センサチップが接着部材を介して固定された支持リード、及び、前記配線部と電気的に接続された外部接続リードと、
   絶縁材料からなり、前記検出部及び前記薄肉部を露出させつつ、前記配線部と前記外部接続リードとの接続部位を被覆するように一体的に配置された封止部材と、を備えることを特徴とするセンサ装置であって、
   前記支持リードの一面上であって前記センサチップの搭載領域を除く領域に、前記接着部材よりも前記基板に近い硬さを有するストッパが形成され、
   前記ストッパは、前記センサチップを取り囲むように環状に形成され、
   環状の前記ストッパは、前記封止部材によって被覆されない領域であって前記封止部材との境界から少なくとも一部の領域で、前記センサチップと接触していることを特徴とするセンサ装置。
8. 空洞部を有する基板上に、検出部と前記検出部に接続された配線部が形成され、前記検出部を構成する抵抗体が前記空洞部上の薄肉部に形成されたセンサチップと、
   リードフレームの一部であり、一面上に、前記空洞部の開口された下面を搭載面として前記センサチップが接着部材を介して固定された支持リード、及び、前記配線部と電気的に接続された外部接続リードと、
   絶縁材料からなり、前記検出部及び前記薄肉部を露出させつつ、前記配線部と前記外部接続リードとの接続部位を被覆するように一体的に配置された封止部材と、を備えることを特徴とするセンサ装置であって、
   前記支持リードの一面上であって前記センサチップの搭載領域を除く領域に、前記接着部材よりも前記基板に近い硬さを有するストッパが形成され、
   前記ストッパは、その一部が前記支持リードの一面と前記センサチップの下面との間に配置されて、前記センサチップの下面の一部と対向され、
   前記センサチップの下面の一部と前記ストッパの対向部位が、前記接着部材としての第１の接着部材を介して固定され、前記ストッパを介して、前記センサチップが前記支持リードに固定されていることを特徴とするセンサ装置。
9. 前記ストッパは、前記支持リードとは別部材であり、前記支持リードの一面上に固定されていることを特徴とする請求項６〜８いずれか１項に記載のセンサ装置。
10. 前記ストッパは、前記支持リードの一部として形成された第１の凸部であることを特徴とする請求項６〜８いずれか１項に記載のセンサ装置。
11. 前記ストッパは、前記支持リードの一面上であって前記センサチップの搭載領域の近傍に形成されていることを特徴とする請求項５〜８いずれか１項に記載のセンサ装置。
12. 前記ストッパは、前記支持リードとの対向面の裏面が前記センサチップの上面と略面一とされていることを特徴とする請求項１１に記載のセンサ装置。
13. 前記ストッパは、前記センサチップを取り囲むように環状に形成されていることを特徴とする請求項５又は請求項８に記載のセンサ装置。
14. 環状の前記ストッパは、前記センサチップと離れて形成され、
    前記ストッパと前記センサチップの隙間のうち、前記封止部材によって被覆されない領域であって前記封止部材との境界から少なくとも一部の領域が、前記封止部材とは別の充填部材、又は、前記支持リードの一部として形成された第２の凸部によって埋められていることを特徴とする請求項１３に記載のセンサ装置。
15. 環状の前記ストッパは、前記封止部材によって被覆されない領域であって前記封止部材との境界から少なくとも一部の領域で、前記センサチップと接触していることを特徴とする請求項１３に記載のセンサ装置。
16. 前記センサチップは、前記接着部材を介して、前記支持リードに直接固定されていることを特徴とする請求項５〜７いずれか１項に記載のセンサ装置。
17. 前記ストッパは、その一部が前記支持リードの一面と前記センサチップの下面との間に配置されて、前記センサチップの下面の一部と対向され、
    前記センサチップの下面の一部と前記ストッパの対向部位が、前記接着部材としての第１の接着部材を介して固定され、前記ストッパを介して、前記センサチップが前記支持リードに固定されていることを特徴とする請求項５〜７いずれか１項に記載のセンサ装置。
18. 前記センサチップの下面における前記ストッパの対向領域を除く領域の少なくとも一部と前記支持リードが、前記第１の接着部材よりも硬い第２の接着部材を介して固定されていることを特徴とする請求項８又は請求項１７に記載のセンサ装置。
19. 前記センサチップは、前記検出部として、前記薄肉部上に形成されたヒータを含む流量検出部を備えた流量検出チップであることを特徴とする請求項５〜８いずれか１項に記載のセンサ装置。

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