JP5093052B2 - 熱式流量センサ - Google Patents

Description

本発明は、例えば内燃機関の吸入空気流量の測定に用いられる熱式流量センサに関するものである。

従来、被検出流体の流量を検出する熱式流量センサが、例えば特許文献１，２に開示されている。

特許文献１に示される流量測定装置（熱式流量センサ）は、被検出測定流体（被検出流体）の流量を測定する流量検出チップ（センサチップ）と、該センサチップを収容する樹脂製のケース（搭載部材）と、を有し、センサチップの一部が搭載部材に貼り付け固定されている。

特許文献２に示される熱式流量センサでは、抵抗体膜（流量検出部）が形成されたセンサチップが、該センサチップと同一材料によって形成されたベースチップ（回路チップ）上に位置するように設けられ、センサチップにおける搭載面の全面に塗布された接着剤を介して、センサチップが回路チップ上に固定されている（特許文献２の図９参照）。
特開２００５−１７２５２６号公報 特開２００３−２５４８０５号公報

ところで、特許文献１に示される熱式流量センサでは、センサチップが、センサチップを構成する材料とは異なる材料（樹脂）によって形成された搭載部材に、接着剤を介して固定されている。したがって、センサチップと搭載部材との線膨張係数差によって生じる応力が、接着剤を介してセンサチップの流量検出部に作用し、ピエゾ抵抗効果により流量検出信頼性が低下する虞がある。また、センサチップと回路チップとが搭載部材に併設しているので、熱式流量センサの体格が増大する虞がある。

これに対し、特許文献２に示される熱式流量センサでは、センサチップが、センサチップを構成する材料と同一の材料（シリコン）によって形成された回路チップに、接着剤を介して固定されている。したがって、センサチップと回路チップとの線膨張係数差に起因する応力が、センサチップの流量検出部に作用することが抑制され、これにより流量検出信頼性の低下が抑制された熱式流量センサとなっている。また、センサチップが回路チップ上に位置するように設けられているので、特許文献１に示される熱式流量センサと比べて、体格の増大が抑制された熱式流量センサとなっている。

しかしながら、上記したように特許文献２では、センサチップにおける搭載面の全面が、接着剤を介して回路チップに固定されている。したがって、接着剤及び回路チップを介して、回路チップと該回路チップを搭載する樹脂ベース（搭載部材）との線膨張係数差によって生じる応力がセンサチップの流量検出部に伝達され、これにより流量検出信頼性が低下する虞がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、体格の増大が抑制され、且つ流量検出信頼性の低下が抑制された熱式流量センサを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、一面に、被検出流体の流量を検出する流量検出部が形成されたセンサチップと、流量検出部の入出力を制御する制御回路が形成された回路チップと、該回路チップを搭載する搭載部材と、を備える熱式流量センサであって、センサチップにおける一面の裏面全面が、回路チップの一面と対向するように、センサチップが回路チップ上に配置され、センサチップにおける裏面の一部を接続部位として、接着剤を介して、センサチップが回路チップの一面に機械的に接続され、センサチップは、ボンディングワイヤを介して、回路チップと電気的に接続され、センサチップにおける流量検出部の形成領域とは異なる領域の裏面部位のみが接続部位とされ、接続部位は、センサチップの一方の端部の裏面であり、裏面における流量検出部と対応する部位は、一方の端部の反対側の端部の裏面であり、接続部位と裏面における流量検出部と対応する部位が、互いに離間され、接続部位に塗布された接着剤によって、センサチップが回路チップに対して片持ち支持されていることを特徴する。

このように本発明によれば、センサチップの裏面全面が、回路チップの一面と対向するように、センサチップが回路チップ上に配置されている。したがって、センサチップと回路チップとが搭載部材に併設された構成と比べて、体格の増大が抑制された熱式流量センサとなっている。

また、本発明によれば、センサチップにおける裏面の一部を接続部位として、センサチップが回路チップの一面に機械的に接続されている。したがって、センサチップの裏面全面が、接着剤を介して回路チップに固定された構成と比べて、センサチップと回路チップとの線膨張係数差によって生じる応力（以下、単に第１熱応力と示す）、及び回路チップと搭載部材との線膨張係数差によって生じる応力（以下、単に第２熱応力と示す）が、センサチップの流量検出部へ伝達することが抑制され、これにより、流量検出信頼性の低下が抑制された熱式流量センサとなっている。以上のようにして、上記した熱式流量センサは、体格の増大が抑制され、且つ流量検出信頼性の低下が抑制された熱式流量センサとなっている。

請求項１では、センサチップは、ボンディングワイヤを介して、回路チップと電気的に接続されており、センサチップにおける流量検出部の形成領域とは異なる領域の裏面部位が接続部位とされ、接着剤を介して、センサチップが回路チップに機械的に接続された構成となっている。この他の熱式流量センサの構成としては、特許請求の範囲には記載されていないが、一面に、被検出流体の流量を検出する流量検出部が形成されたセンサチップと、前記流量検出部の入出力を制御する制御回路が形成された回路チップと、該回路チップを搭載する搭載部材と、を備える熱式流量センサであって、前記センサチップにおける一面の裏面全面が、前記回路チップの一面と対向するように、前記センサチップが前記回路チップ上に配置され、前記センサチップにおける裏面の一部を接続部位として、前記センサチップが前記回路チップの一面に機械的に接続され、前記センサチップは、前記流量検出部と電気的に接続され、前記一面とその裏面を貫く貫通電極を有し、前記貫通電極の裏面部位のみが前記接続部位として、バンプを介して前記回路チップと機械的且つ電気的に接続され、前記接続部位は、前記センサチップの一方の端部の裏面であり、前記裏面における前記流量検出部と対応する部位は、前記一方の端部の反対側の端部の裏面であり、前記接続部位と前記裏面における前記流量検出部と対応する部位が、互いに離間され、前記接続部位に接続されたバンプによって、前記センサチップが前記回路チップに対して片持ち支持された構成を採用することができる。この構成は、後述の「発明を実施するための最良の形態」の欄に開示されている。

いずれの構成においても、接続部位と、裏面における流量検出部と対応する部位とが離間している。したがって、接続部位が流量検出部の直下とされた構成と比べて、第１熱応力及び第２熱応力が流量検出部に伝達されるまでの距離を稼ぐことができる。これにより、第１熱応力及び第２熱応力が流量検出部に伝達されるまでに、第１熱応力及び第２熱応力を減衰させることができる。

請求項２に記載のように、搭載部材には、該搭載部材よりも熱伝導に優れた材料によって形成され、回路チップが配置される支持部材が埋設されおり、支持部材における回路チップの配置面の裏面の一部が、搭載部材によって被覆された構成が良い。これによれば、熱式流量センサの熱を、支持部材を介して外部雰囲気に逃がすことができる。したがって、熱の印加によって生じる熱式流量センサの構成材料の熱膨張を抑制し、第１熱応力、第２熱応力、回路チップと支持部材との線膨張係数差によって生じる応力（以下、単に第３熱応力と示す）、及び支持部材と搭載部材との線膨張係数差によって生じる応力（以下、単に第４熱応力と示す）の発生を抑制することができる。また、支持部材の裏面全面が搭載部材によって被覆された構成と比べて、支持部材と搭載部材との接触面積が小さいので、第４熱応力を低減することができる。

請求項３に記載のように、センサチップと回路チップとが、同一材料によって形成された構成が好ましい。これによれば、センサチップと回路チップの線膨張係数が同じなので、第１熱応力の発生を防止することができる。

回路チップの形成面を被覆・保護する構成としては、請求項４に記載のように、回路チップの一面が、絶縁樹脂によって被覆・保護された構成を採用しても良い。また、請求項５に記載のように、絶縁樹脂として、搭載部材の一部を採用しても良い。なお、上記した回路チップの一面とは、回路チップにおける電気的な接続部位を除く部位に相当する。

請求項６に記載のように、回路チップの一面に、回路チップを保護する保護膜が形成され、該保護膜が、絶縁樹脂としての第１絶縁層と、該第１絶縁層に積層され、電位が一定とされた金属層と、該金属層を被覆・保護する第２絶縁層と、を有した構成が好ましい。

被検出流体に含まれる異物が回路チップに衝突すると、それによって回路チップにおける異物との衝突部位が一時的に帯電し、回路チップに不具合が生じる虞がある。しかしながら、本発明によれば、回路チップの一面に、第１絶縁層を介して、電位が一定とされた金属層が形成されている。これにより、回路チップに異物が衝突しても、回路チップの一面の電位が一定に保たれるので、回路チップに局所的な帯電が生じることを抑制することができる。これにより、回路チップに不具合が生じることを抑制することができる。

請求項７に記載のように、搭載部材は、センサチップにおける被検出流体の通常時の流れ方向に対して上流側の端面に隣接配置された上流側整流部と、センサチップにおける下流側の端面に隣接配置された下流側整流部と、を有しており、上流側整流部及び下流側整流部それぞれの上面が、センサチップの形成面と、略面一になっている構成が好ましい。

これによれば、上流側整流部（若しくは下流側整流部）から流量検出部までの平坦な距離を稼ぐことで、流量検出部上での被検出流体の乱れ（乱流）を低減する（換言すれば、整流する）ことができる。これにより、流量検出信頼性の低下が抑制される。

請求項８に記載のように、上流側整流部における上流側の端部が、上面に対して略垂直な方向に沿う径の長さが、下流から上流に向けて縮径するテーパ状となっている構成が良い。これによれば、上流側整流部の端部に衝突する被検出流体の流動方向を、テーパ状とされた端部を介すことで、上流側整流部の上面、及びその裏面に形成することができる。したがって、上流側整流部の端部に衝突する被検出流体によって、該端部に乱流が生じることを抑制することができる。これにより、流量検出信頼性の低下が抑制される。

請求項９に記載のように、下流側整流部における下流側の端部が、上面に対して略垂直な方向に沿う径の長さが、上流から下流に向けて縮径するテーパ状となっている構成が良い。これによれば、被検出流体の流れ方向が、一時的に下流から上流へ向かう方向に逆転したとしても、下流側整流部の端部に衝突する被検出流体の流動方向を、テーパ状とされた端部を介すことで、下流側整流部の上面、及びその裏面に形成することができる。したがって、下流側整流部の端部に衝突する被検出流体によって、該端部に乱流が生じることを抑制することができる。これにより、通常時とは逆の方向に被検出流体が流れた場合においても、流量検出信頼性の低下を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１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。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、センサチップの概略構成を示す平面図である。図４は、回路チップの保護膜を説明するための部分断面図である。図５は、図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。なお、図１においては、便宜上、封止樹脂を省略している。また、以下においては、被検出流体の流れ方向を、単に流れ方向と示す。

図１及び図２に示すように、熱式流量センサ１００は、要部として、被検出流体に晒されるセンサチップ１０と、該センサチップ１０と第１ボンディングワイヤ３０を介して電気的に接続される回路チップ５０と、該回路チップ５０と第２ボンディングワイヤ３１を介して電気的に接続される外部接続用端子としてのリード７０と、回路チップ５０を搭載する支持部材７１と、リード７０と支持部材７１とが電気的に独立した状態で、リード７０と支持部材７１（回路チップ５０）とを連結し、回路チップ５０における第２ボンディングワイヤ３１との接続部位を被覆するモールド部材９０と、を有している。

センサチップ１０は、シリコン基板１１（以下、単に基板１１と示す）からなるものである。図２及び図３に示すように、基板１１の表面１１ａ上には、絶縁膜１２が形成されており、その絶縁膜１２上に、流量検出部１３が形成されている。流量検出部１３は、発熱素子１４と感温素子１５を有しており、これら素子１４，１５は、白金（Ｐｔ）等の金属薄膜、若しくは多結晶ケイ素（Ｓｉ）や多結晶炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の半導体薄膜を真空蒸着やスパッタリングすることによって、配線１６とともに形成される。配線１６の端部には第１パッド１７が形成されており、この第１パッド１７が、第１ボンディングワイヤ３０を介して、回路チップ５０の第２パッド５２と電気的に接続されている。流量検出部１３及び配線１６の表面上には、流量検出部１３を保護するための絶縁性の保護膜（図示略）が形成されており、これにより、流量検出部１３と配線１６との接続信頼性が確保されている。

基板１１には、図１及び図２に示すように、基板１１の裏面１１ｂから異方性エッチングをすることで形成される空洞１８と、上記した保護膜のみからなるメンブレン１９とが形成されている。発熱素子１４は、基板１１におけるメンブレン１９上に形成され、感温素子１５は、基板１１におけるメンブレン１９を除く領域に形成され、これにより発熱素子１４と感温素子１５とが熱的に分離されている。

発熱素子１４は、図３に示すように、通常時における流れ方向に対して上流側に配置された発熱素子１４ａと、下流側に配置された発熱素子１４ｂとを有しており、それぞれ電流の供給量に応じて発熱する機能と、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とを有している。したがって、上流側と下流側の各発熱素子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、上流側の発熱素子１４ａと下流側の発熱素子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、流れ方向が検出される。

感温素子１５は、流れ方向に対して上流側に配置された感温素子１５ａと、下流側に配置された感温素子１５ｂとを有しており、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を有している。したがって、上流側の発熱素子１４ａと上流側の感温素子１５ａとの温度差、及び、下流側の発熱素子１４ｂと下流側の感温素子１５ｂとの温度差に基づき、各発熱素子１４ａ，１４ｂに供給される電流量が制御されるようになっている。

回路チップ５０は、シリコン基板５１（以下、単に基板５１と示す）からなるものである。本実施形態に係る回路チップ５０は、センサチップ１０とリード７０とを電気的に中継し、基板５１にＭＯＳトランジスタやダイオードなどの素子や配線を形成することで、流量検出部１３の入出力を制御する制御回路（図示略）が設けられたものである。回路チップ５０（基板５１）の表面５０ａ上には、制御回路の配線端部と接続される第２パッド５２と、制御回路を介して第２パッド５２と電気的に接続される第３パッド５３と、上記した制御回路及び配線を被覆・保護する保護膜５４と、が形成されている。

第２パッド５２は、ＡｌやＡｕなどからなる第１ボンディングワイヤ３０を介してセンサチップ１０の第１パッド１７と電気的に接続され、第３パッド５３は、ＡｌやＡｕなどからなる第２ボンディングワイヤ３１を介してリード７０と電気的に接続されている。このように、センサチップ１０とリード７０とが回路チップ５０を介して電気的に接続され、センサチップ１０が、外部（例えば外部ＥＣＵ）と信号を授受することができる構成となっている。なお、図２に示すように、本実施形態では、第１パッド１７と第２パッド５２との電気的な接続部位が、封止樹脂３２によって被覆・保護され、第３パッド５３とリード７０との電気的な接続部位が、モールド部材９０によって被覆・保護されるようになっている。

保護膜５４は、図４に示すように、上記した制御回路及び配線を被覆する第１絶縁層５５と、該第１絶縁層５５に積層された金属層５６と、該金属層５６を保護する第２絶縁層５７と、を有している。図４に示すように、金属層５６はグランドに接続されており、これにより、回路チップ５０の表面５０ａが一定電位とされている。したがって、被検出流体に含まれる異物が回路チップ５０に衝突したとしても、回路チップ５０の表面５０ａが一定電位に保たれるので、回路チップ５０に局所的な帯電が生じることが抑制され、これにより回路チップ５０に不具合が生じることが抑制された構成となっている。

リード７０は、回路チップ５０と電気的に接続され、外部と信号の授受を行うものである。本実施形態において、リード７０と支持部材７１は一つのリードフレームによって構成されており、モールド部材９０形成後、リード７０と支持部材７１とを繋ぐ不要部分を切り離すことで、リード７０と支持部材７１とが互いに独立するようになっている。不要部分は、リードフレームの外周フレームに相当し、リード７０と支持部材７１（回路チップ５０）を一時的に連結する機能を果たす。支持部材７１は、リードフレームのアイランドに相当し、その表面７１ａに回路チップ５０が配置される。

モールド部材９０は、回路チップ５０を搭載するものであり、特許請求の範囲に記載の搭載部材に相当する。本実施形態に係るモールド部材９０は、リード７０と支持部材７１（回路チップ５０）とを連結し、リード７０と回路チップ５０との電気的な接続部位を被覆し、且つ流量検出部１３上における被検出流体の乱れ（乱流）を整流するものである。モールド部材９０は、モールド樹脂によって形成されており、図１及び図２に示すように、支持部材７１及び回路チップ５０を保持する底部９１と、センサチップ１０の周囲を取り囲むように、底部９１の周縁部に設けられた壁部９２と、を有している。

底部９１は、図２に示すように、支持部材７１における表面７１ａの裏面７１ｂの一部が外部雰囲気（流体）に晒されるように、異方性エッチングによって形成された切り欠き部９１ａを有している。これによれば、熱式流量センサ１００の熱を、モールド樹脂よりも熱伝導に優れた金属によって形成された支持部材７１を介すことで、外部雰囲気に逃がすことができる。したがって、熱の印加によって生じる熱式流量センサ１００の構成材料の熱膨張を抑制し、センサチップ１０と回路チップ５０との線膨張係数差によって生じる応力（以下、単に第１熱応力と示す）、回路チップ５０とモールド樹脂９０との線膨張係数差によって生じる応力（以下、単に第２熱応力と示す）、回路チップ５０と支持部材７１との線膨張係数差によって生じる応力（以下、単に第３熱応力と示す）、及び支持部材７１とモールド樹脂９０との線膨張係数差によって生じる応力（以下、単に第４熱応力と示す）の発生を抑制することができる。これにより、流量検出部１３に第１〜第４熱応力が印加されることが抑制され、ピエゾ抵抗効果によって発熱素子１４及び感温素子１５の抵抗値が変動することが抑制され、流量検出信頼性が低下することが抑制された構成となっている。また、支持部材７１の裏面７１ｂの一部が外部雰囲気に晒される構成となっているので、支持部材７１の裏面７１ｂ全面がモールド部材９０によって被覆された構成と比べて、支持部材７１とモールド部材９０との接触面積が小さいので、第４熱応力を低減することができる。

壁部９２は、センサチップ１０に対して上流側に配置される上流側壁部９３（特許請求の範囲に記載の上流側整流部に相当）と、下流側に配置される下流側壁部９４（特許請求の範囲に記載の下流側整流部に相当）と、上流側壁部９３と下流側壁部９４とを連結する連結壁部９５と、を有している。壁部９２（上流側壁部９３、下流側壁部９４、及び連結壁部９５）の上面９２ａは、基板１１の表面１１ａ（絶縁膜１２）と略面一となるように設定され、壁部９２のセンサチップ１０と対向する端部とは反対の端部から流量検出部１３までの平坦な部分の距離を稼ぐことで、流量検出部１３上での乱流が低減される（換言すれば、整流される）ようになっている。なお、基板１１と壁部９２には所定の隙間（クリアランス）が形成されており、これにより、被検出流体と空洞１８とを連通させ、空洞１８内の流体の温度が、熱式流量センサ１００の周辺における被検出流体の温度に追従して変化することができるようになっている。なお、本実施形態に係る壁部９２は、回路チップ５０の縁部を被覆し、回路チップ５０とリード７０、及び回路チップ５０と支持部材７１を連結する構成となっている。

上流側壁部９３における上流側の端部９３ａは、図５に示すように、上面９２ａに対して略垂直な方向に沿う径の長さが、下流から上流に向けて縮径するテーパ状となっている。これにより、図５の矢印（破線）で示すように、端部９３ａに衝突する被検出流体が、スムースに上面９２ａ及びその裏面９２ｂへ流れるように、被検出流体の流動方向を形成することができる。これにより、端部９３ａに衝突する被検出流体によって、端部９３ａに乱流が発生することが抑制され、流量検出信頼性の低下が抑制された構成となっている。

また、下流側壁部９４における下流側の端部９４ａは、図５に示すように、上面９２ａに対して略垂直な方向に沿う径の長さが、下流から上流に向けて縮径するテーパ状となっている。これにより、一時的に、被検出流体の流れ方向が下流側から上流側へ流れるように変化したとしても、端部９４ａに衝突する被検出流体が、スムースに上面９２ａ及びその裏面９２ｂへ流れるように、被検出流体の流動方向を形成することができる。これにより、通常時とは逆の方向に被検出流体が流れた場合においても、端部９４ａに乱流が発生することが抑制され、流量検出信頼性の低下が抑制された構成となっている。

次に、本実施形態に係る熱式流量センサ１００の特徴点とその効果を説明する。図１に示すように、回路チップ５０の表面５０ａは、センサチップ１０の裏面１１ｂよりも広い面積を有しており、センサチップ１０が、基板１１の裏面１１ｂの全面と、回路チップ５０の表面５０ａの一部とが対向するように、回路チップ５０上に配置されている。したがって、センサチップと回路チップとがモールド部材に併設された熱式流量センサと比べて、体格の増大が抑制された熱式流量センサ１００となっている。

また、図２に示すように、センサチップ１０は、基板１１の表面１１ａにおける第１パッド１７形成領域の裏面１１ｂの一部（特許請求の範囲に記載の接続部位に相当し、以下、接続部位１１ｃと示す）に塗布された接着剤２０を介して、回路チップ５０上に固定される構成となっている。したがって、センサチップが、センサチップの裏面全面に塗布された接着剤を介して回路チップに固定された熱式流量センサと比べて、第１〜第４熱応力が、センサチップ１０の流量検出部１３へ伝達することが抑制され、これにより流量検出信頼性の低下が抑制された熱式流量センサ１００となっている。以上のようにして、上記した熱式流量センサ１００は、体格の増大が抑制され、且つ流量検出信頼性の低下が抑制された熱式流量センサとなっている。

また、図２に示すように、接続部位１１ｃと、裏面１１ｂにおける流量検出部１３と対応する部位が、互いに離間された構成となっている。したがって、接続部位１１ｃが裏面１１ｂにおける流量検出部１３と対応する部位とされた構成と比べて、第１〜第４熱応力が流量検出部１３に伝達されるまでの距離を稼ぐことができる。これにより、第１〜第４熱応力が流量検出部に伝達されるまでに、第１〜第４熱応力を減衰することができるので、流量検出信頼性の低下を抑制することができる。

また、本実施形態に係るセンサチップ１０及び回路チップ５０それぞれは、シリコンからなる基板１１，５１によって形成されている。したがって、センサチップ１０と回路チップ５０の線膨張係数が同じなので、第１熱応力の発生を防止することができる。これにより、流量検出信頼性の低下を抑制することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記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。

本実施形態では、センサチップ１０の第１パッド１７と回路チップ５０の第２パッド５２とが、第１ボンディングワイヤ３０を介して電気的に接続され、センサチップ１０が接着剤２０によって回路チップ５０に機械的に接続される例を示した。しかしながら、センサチップ１０と回路チップ５０を電気的且つ機械的に接続する構成は、上記例に限定されない。例えば図６及び図７に示すように、センサチップ１０における、本実施形態に示した第１パッド１７形成領域に相当する領域に形成された、表面１１ａとその裏面１１ｂを貫く貫通孔内に金などの導電部材が埋め込められてなる貫通電極２１における、裏面１１ｂ側の接続部位２１ａと回路チップ５０の第２パッド５２とが、バンプ３３を介して、電気的且つ機械的に接続される構成としても良い。接続部位２１ａは、特許請求の範囲に記載の接続部位に相当する。これによっても、センサチップ１０が、基板１１の裏面１１ｂの全面と、回路チップ５０の表面５０ａの一部とが対向するように、回路チップ５０上に配置されるので、センサチップと回路チップとがモールド部材に併設された熱式流量センサと比べて、体格の増大が抑制された熱式流量センサ１００となっている。また、センサチップ１０が、貫通電極２１の接続部位２１ａに接続されたバンプ３３を介して、回路チップ５０上に固定されている。したがって、センサチップが、センサチップの裏面全面に注入された接着剤を介して回路チップに固定された熱式流量センサと比べて、第１〜第４熱応力が、センサチップ１０の流量検出部１３へ伝達することが抑制され、これにより流量検出信頼性の低下が抑制された熱式流量センサ１００となっている。以上のようにして、上記した熱式流量センサ１００は、体格の増大が抑制され、且つ流量検出信頼性の低下が抑制された熱式流量センサとなっている。なお、図６は、熱式流量センサの変形例を示す平面図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。

また、上記した変形例の場合においても、本実施形態と同様に、貫通電極２１の接続部位２１ａと、裏面１１ｂにおける流量検出部１３と対応する部位とが互いに離間された構成となっている。したがって、接続部位２１ａが裏面１１ｂにおける流量検出部１３と対応する部位の近傍に配置された構成と比べて、第１〜第４熱応力が流量検出部１３に伝達されるまでの距離を稼ぐことができる。これにより、第１〜第４熱応力が流量検出部に伝達されるまでに、第１〜第４熱応力を減衰することができるので、流量検出信頼性の低下を抑制することができる。

また、上記した変形例の場合、貫通電極２１によって、表面１１ａと裏面１１ｂとが電気的に接続され、センサチップ１０の電気的な接続部位２１ａが裏面１１ｂに形成されるので、図７に示すように、接続部位２１ａと第２パッド５２との電気的な接続部位のみをアンダーフィル３４によって被覆する構成とすることができる。これによれば、本実施形態で示した熱式流量センサ１００とは異なり、第１パッド１７と第２パッド５２との電気的な接続部位を被覆・保護する封止樹脂３２が、センサチップ１０の表面１１ａに付着されないので、この表面１１ａに付着された封止樹脂３２による乱流の発生を防止することができる。

本実施形態では、回路チップ５０の制御回路及び配線が、回路チップ５０の表面５０ａに形成された保護膜５４によって保護される例を示した。しかしながら、図７に示すように、モールド部材９０によって、回路チップ５０の制御回路及び配線を被覆・保護するようにしても良い。または、液状の絶縁樹脂を回路チップ５０の表面５０ａに注入し、該絶縁樹脂を冷却固化することで、表面５０ａに形成された制御回路及び配線を被覆・保護するようにしても良い。

本実施形態では、金属層５６がグランドに接続される例を示した。しかしながら、金属層５６が一定電位に保たれれば良く、上記例に限定されない。例えば、金属層５６が、電位が一定の固定電源に接続されるようにしても良い。これによっても、回路チップ５０の表面５０ａを一定電位に保ち、回路チップ５０に局所的な帯電が生じることを抑制し、回路チップ５０に不具合が生じることを抑制することができる。

本実施形態では、モールド部材９０における底部９１が、切り欠き部９１ａを有する例を示した。しかしながら、切り欠き部９１ａはなくとも良い。

本実施形態では、モールド部材９０における壁部９２が、回路チップ５０の縁部を被覆し、回路チップ５０とリード７０、及び回路チップ５０と支持部材７１を連結する例を示した。しかしながら、壁部９２は、回路チップ５０の端部を被覆する構成でなくとも良く、回路チップ５０を搭載する構成であれば良い。

第１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。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 センサチップの概略構成を示す平面図である。 回路チップの保護膜を説明するための部分断面図である。 図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 熱式流量センサの変形例を示す平面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。

符号の説明

１０・・・センサチップ
２０・・・接着剤
３３・・・バンプ
５０・・・回路チップ
５４・・・保護膜
５６・・・金属層
７０・・・リード
７１・・・支持部材
９０・・・モールド部材
１００・・・熱式流量センサ

Claims (9)

1. 一面に、被検出流体の流量を検出する流量検出部が形成されたセンサチップと、
   前記流量検出部の入出力を制御する制御回路が形成された回路チップと、
   該回路チップを搭載する搭載部材と、を備える熱式流量センサであって、
   前記センサチップにおける一面の裏面全面が、前記回路チップの一面と対向するように、前記センサチップが前記回路チップ上に配置され、前記センサチップにおける裏面の一部を接続部位として、接着剤を介して、前記センサチップが前記回路チップの一面に機械的に接続され、
   前記センサチップは、ボンディングワイヤを介して、前記回路チップと電気的に接続され、
   前記センサチップにおける前記流量検出部の形成領域とは異なる領域の裏面部位のみが前記接続部位とされ、
   前記接続部位は、前記センサチップの一方の端部の裏面であり、前記裏面における前記流量検出部と対応する部位は、前記一方の端部の反対側の端部の裏面であり、前記接続部位と前記裏面における前記流量検出部と対応する部位が、互いに離間され、
   前記接続部位に塗布された接着剤によって、前記センサチップが前記回路チップに対して片持ち支持されていることを特徴とする熱式流量センサ。
2. 前記搭載部材には、該搭載部材よりも熱伝導に優れた材料によって形成され、前記回路チップが配置される支持部材が埋設されおり、
   前記支持部材における前記回路チップの配置面の裏面の一部が、前記搭載部材によって被覆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. 前記センサチップと前記回路チップは、同一材料によって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. 前記回路チップの一面が、絶縁樹脂によって被覆・保護されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の熱式流量センサ。
5. 前記絶縁樹脂は、前記搭載部材の一部であることを特徴とする請求項４に記載の熱式流量センサ。
6. 前記回路チップの一面には、前記回路チップを保護する保護膜が形成されており、
   該保護膜は、前記絶縁樹脂としての第１絶縁層と、該第１絶縁層に積層され、電位が一定とされた金属層と、該金属層を被覆・保護する第２絶縁層と、を有していることを特徴とする請求項４に記載の熱式流量センサ。
7. 前記搭載部材は、前記センサチップにおける被検出流体の通常時の流れ方向に対して上流側の端面に隣接配置された上流側整流部と、前記センサチップにおける下流側の端面に隣接配置された下流側整流部と、を有しており、
   前記上流側整流部及び前記下流側整流部それぞれの上面が、前記センサチップの形成面と、略面一になっていることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の熱式流量センサ。
8. 前記上流側整流部における上流側の端部が、前記上面に対して略垂直な方向に沿う径の長さが、前記下流から前記上流に向けて縮径するテーパ状となっていることを特徴とする請求項７に記載の熱式流量センサ。
9. 前記下流側整流部における下流側の端部が、前記上面に対して略垂直な方向に沿う径の長さが、前記上流から前記下流に向けて縮径するテーパ状となっていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の熱式流量センサ。

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