JP5456816B2 - 流量センサモジュールおよび流量センサ - Google Patents

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Description

本発明は、流量センサおよびその製造技術並びに流量センサモジュールおよびその製造技術に関し、特に、流量センサおよび流量センサモジュールのパッケージ構造に適用して有効な技術に関するものである。
特開２００９−３１０６７号公報（特許文献１）には、支持部材上に半導体チップを搭載し、この半導体チップと、支持部材の外側に配置されている外部接続端子とをワイヤで接続する流量センサの構成が記載されている。このとき、半導体チップと外部接続端子とを接続するワイヤを樹脂によって封止していることが開示されている。
特開２００８−１７５７８０号公報（特許文献２）には、支持部材上に流量センサの流量検出部を形成した第１半導体チップと、流量検出部を制御する制御回路部が形成された第２半導体チップを搭載する構成が記載されている。そして、第１半導体チップと第２半導体チップとはワイヤで接続されており、第２半導体チップおよびワイヤは樹脂で覆われている。一方、流量検出部が形成されている第１半導体チップは、その表面が露出されている一方、第１半導体チップの側面を覆うように樹脂が形成されている。このとき、第１半導体チップの側面を覆うように形成されている樹脂の高さと、露出している第１半導体チップの表面とは面一になるように構成されている。
特開２００８−１５７７４２号公報（特許文献３）も特許文献１と同様に、支持部材上に半導体チップを搭載し、この半導体チップと、支持部材の外側に配置されている外部接続端子とをワイヤで接続する流量センサの構成が記載されている。このとき、半導体チップと外部接続端子とを接続するワイヤを樹脂によって封止していることが開示されている。
特開２００９−３６６３９号公報（特許文献４）には、モールドで半導体チップを封止すると同時に空気の通路構造を形成することが開示されており、特開２０００−３１３０９号公報（特許文献５）には、半導体チップ上に接着剤を介して半導体チップを搭載した構造が開示されている。
また、特開２００４−７４７１３号公報（特許文献６）には、半導体パッケージの製造方法として、離型フィルムシートを設置した金型によって部品をクランプして、樹脂を流し込む方法が開示されている。
特開２００９−３１０６７号公報 特開２００８−１７５７８０号公報 特開２００８−１５７７４２号公報 特開２００９−３６６３９号公報 特開２０００−３１３０９号公報 特開２００４−７４７１３号公報
例えば、現在、自動車などの内燃機関には、電子制御燃料噴射装置が設けられている。この電子制御燃料噴射装置は、内燃機関に流入する気体（空気）と燃料の量を適切に調整することにより、内燃機関を効率よく稼動させる役割を有している。このため、電子制御燃料噴射装置においては、内燃機関に流入する気体（空気）を正確に把握する必要がある。このことから、電子制御燃料噴射装置には、気体（空気）の流量を測定する流量センサ（エアフローセンサ）が設けられている。
流量センサの中でも、特に、半導体マイクロマシンニング技術により製造された流量センサは、コストを削減でき、かつ、低電力で駆動できることから、注目されている。このような流量センサは、例えば、シリコンからなる半導体基板の裏面に異方性エッチングにより形成したダイヤフラム（薄厚部）を形成し、このダイヤフラムと相対する半導体基板の表面に、発熱抵抗体と測温抵抗体とからなる流量検出部を形成した構成をしている。
実際の流量センサでは、ダイヤフラムおよび流量検出部を形成した第１半導体チップの他に、流量検出部を制御する制御回路部を形成した第２半導体チップも有している。上述した第１半導体チップおよび第２半導体チップは、例えば、基板上に搭載され、基板上に形成されている配線（端子）と電気的に接続されている。具体的には、例えば、第１半導体チップは金線からなるワイヤによって基板に形成されている配線と接続され、第２半導体チップは、第２半導体チップに形成されているバンプ電極を使用して、基板に形成されている配線と接続されている。このようにして、基板上に搭載されている第１半導体チップと第２半導体チップは、基板に形成されている配線を介して電気的に接続される。この結果、第１半導体チップに形成されている流量検出部を、第２半導体チップに形成されている制御回路部で制御することが可能となり、流量センサが構成されることになる。
このとき、第１半導体チップと基板とを接続する金線（ワイヤ）は、変形による接触などを防止するため、通常、ポッティング樹脂によって固定されている。つまり、金線（ワイヤ）は、ポッティング樹脂によって覆われて固定されており、このポッティング樹脂により、金線（ワイヤ）は保護されている。一方、流量センサを構成する第１半導体チップおよび第２半導体チップは通常、ポッティング樹脂で封止されていない。すなわち、通常の流量センサにおいては、金線（ワイヤ）だけがポッティング樹脂で覆われた構造をしている。
ここで、金線（ワイヤ）のポッティング樹脂による固定は、第１半導体チップを金型などで固定した状態で行われないため、ポッティング樹脂の収縮により、第１半導体チップが搭載位置からずれてしまう問題がある。さらに、ポッティング樹脂は滴下することにより形成されるので、ポッティング樹脂の寸法精度が低い問題がある。この結果、個々の流量センサごとに、流量検出部が形成されている第１半導体チップの搭載位置にずれが生じるとともに、ポッティング樹脂の形成位置も微妙に異なることとなり、各流量センサの検出性能にバラツキが生じることになる。このため、各流量センサの性能バラツキを抑制するため、流量センサごとに検出性能の補正を行なう必要があり、流量センサの製造工程における性能補正工程を追加する必要性が生じる。特に、性能補正工程が長くなると、流量センサの製造工程におけるスループットが低下し、流量センサのコストが上昇してしまう問題点も存在する。さらに、ポッティング樹脂は、加熱による硬化の促進を行っていないので、ポッティング樹脂が硬化するまでの時間が長くなり、流量センサの製造工程におけるスループットが低下してしまう。
本発明の目的は、流量センサごとの性能バラツキを抑制して性能向上を図る（信頼性向上して性能向上を達成する場合も含む）ことができる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
代表的な実施の形態による流量センサは、（ａ）複数のパッドが形成された半導体チップを搭載するチップ搭載部と、（ｂ）前記チップ搭載部の外側に配置された複数のリードと、（ｃ）前記チップ搭載部上に配置された前記半導体チップと、（ｄ）前記複数のリードのそれぞれと前記半導体チップに形成されている前記複数のパッドのそれぞれとを接続する複数のワイヤとを備える。そして、前記半導体チップは、（ｃ１）半導体基板の主面上に形成された流量検出部と、（ｃ２）前記流量検出部を制御する制御回路部と、（ｃ３）前記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する。このとき、前記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、前記チップ搭載部の一部、前記複数のリードのそれぞれの一部、前記半導体チップの一部、および、前記複数のワイヤは、樹脂からなる封止体で封止されている。ここで、前記流量センサは、露出している前記流量検出部を挟み、前記流量検出部上を流れる気体の進行方向と並行する方向に長尺形状を有する一対の気流制御部が前記封止体と一体的に形成されていることを特徴とするものである。
また、代表的な実施の形態による流量センサは、（ａ）複数のパッドが形成された半導体チップを搭載するチップ搭載部と、（ｂ）前記チップ搭載部の外側に配置された複数のリードと、（ｃ）前記チップ搭載部上に配置された前記半導体チップと、（ｄ）前記複数のリードのそれぞれと前記半導体チップに形成されている前記複数のパッドのそれぞれとを接続する複数のワイヤとを備える。そして、前記半導体チップは、（ｃ１）半導体基板の主面上に形成された流量検出部と、（ｃ２）前記流量検出部を制御する制御回路部と、（ｃ３）前記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する。このとき、前記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、前記チップ搭載部の一部、前記複数のリードのそれぞれの一部、前記半導体チップの一部、および、前記複数のワイヤは、樹脂からなる封止体で封止されている。ここで、露出している前記流量検出部を挟んだ両側における前記封止体の高さは、前記流量検出部を含む前記半導体チップの表面の高さよりも高いことを特徴とするものである。
また、代表的な実施の形態による流量センサは、（ａ）複数のパッドが形成された半導体チップを搭載するチップ搭載部と、（ｂ）前記チップ搭載部の外側に配置された複数のリードと、（ｃ）前記チップ搭載部上に配置された前記半導体チップと、（ｄ）前記複数のリードのそれぞれと前記半導体チップに形成されている前記複数のパッドのそれぞれとを接続する複数のワイヤとを備える。そして、前記半導体チップは、（ｃ１）半導体基板の主面上に形成された流量検出部と、（ｃ２）前記流量検出部を制御する制御回路部と、（ｃ３）前記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する。このとき、前記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、前記チップ搭載部の一部、前記複数のリードのそれぞれの一部、前記半導体チップの一部、および、前記複数のワイヤは、樹脂からなる封止体で封止されている。ここで、前記チップ搭載部には、前記ダイヤフラムと平面的に見て重なる位置に第１開口部が形成され、かつ、前記封止体の裏面には、前記ダイヤフラムと平面的に見て重なる位置に第２開口部が形成されており、前記第１開口部と前記第２開口部は互いに連通するように配置され、前記第１開口部の断面積は、前記第２開口部の断面積よりも小さいことを特徴とするものである。
代表的な実施の形態による流量センサの製造方法は、（ａ）第１開口部を形成したリードフレームを用意する工程と、（ｂ）半導体基板の主面上に形成された流量検出部と、前記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する半導体チップを用意する工程とを備える。次に、（ｃ）前記半導体チップに形成されている前記ダイヤフラムと、前記リードフレームに形成されている前記第１開口部が平面的に見て重なるように、前記リードフレーム上に前記半導体チップを搭載する工程と、（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記半導体チップと前記リードフレームとをワイヤで接続する工程とを備える。続いて、（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記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、前記半導体チップの一部を封止する工程とを備える。このとき、前記（ｅ）工程は、（ｅ１）上金型を用意するとともに、第１突起部と、前記第１突起部上に形成され、前記第１突起部の断面積よりも小さい断面積を有する第２突起部とを形成した下金型を用意する工程とを有する。さらに、（ｅ２）前記（ｅ１）工程後、前記下金型に形成されている前記第２突起部を前記リードフレームに形成されている前記第１開口部に挿入し、かつ、前記第１突起部を前記リードフレームに押し当てながら、前記下金型と前記上金型で、前記半導体チップを搭載した前記リードフレームを、第１空間を介して挟みこむ工程とを有する。そして、（ｅ３）前記（ｅ２）工程後、前記第１空間に樹脂を流し込む工程とを有することを特徴とするものである。
代表的な実施の形態による流量センサモジュールは、（ａ）半導体基板の主面上に形成された流量検出部と、前記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する半導体チップを、前記流量検出部を露出させつつ、第１樹脂で封止した流量センサと、（ｂ）前記流量センサの前記流量検出部へ気体を誘導する流路部とを備える。このとき、前記流量センサモジュールは、前記流量センサを封止している前記第１樹脂のさらに外側を覆うように形成され、かつ、前記流量検出部を露出するように形成された第２樹脂を有する。そして、前記流路部は、前記流量センサの前記流量検出部と繋がるように形成されており、前記気体が前記流路部を通って前記流量センサの前記流量検出部へ誘導されるように構成されていることを特徴とするものである。
また、代表的な実施の形態による流量センサモジュールの製造方法は、（ａ）半導体基板の主面上に形成された流量検出部と、前記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する半導体チップを、前記流量検出部を露出させつつ、第１樹脂で封止した流量センサを用意する工程とを備える。そして、（ｂ）前記（ａ）工程後、前記流量センサに形成されている前記流量検出部を露出させつつ、前記流量センサの一部を封止する工程とを備える。このとき、前記（ｂ）工程は、（ｂ１）上金型と下金型を用意する工程と、（ｂ２）前記（ｂ１）工程後、前記下金型と前記上金型で、前記流量センサを、第１空間を介して挟みこむ工程とを有する。さらに、（ｂ３）前記（ｂ２）工程後、前記第１空間に第２樹脂を流し込む工程とを有する。ここで、前記流量センサに形成されている前記流量検出部を前記第１空間とは隔離された第２空間で囲まれるように、前記下金型と前記上金型で、前記流量センサを挟み込むことにより、前記流量センサに形成されている前記流量検出部を露出させつつ、前記流量センサの一部を前記第２樹脂で封止することを特徴とするものである。
また、代表的な実施の形態による流量センサは、流量検出部における空気の流れを安定させる構造を提供するために、半導体チップの表面（素子形成面）よりも半導体チップの流量検出部を含む領域を部分露出してモールド封止する樹脂面が高い構造とすることを特徴とする。
さらに、半導体チップとモールド界面（樹脂界面）との接着性を向上させる流量センサを提供するために、空気の流れ方向の任意断面において、半導体素子の上面にも部分的に樹脂をモールドすることによって、接着性を向上させることを特徴とする。なお、このとき、樹脂との接着性に優れたポリイミド膜を半導体チップ上に形成した状態で樹脂をモールド（封止）することが望ましい。
また、半導体チップ上に貫通穴を有する部材（枠体）を搭載して流量検出部を部分露出する際には、搭載する部材（枠体）の割れを防止するために、搭載する部材（枠体）の材質は半導体チップと同じ素材のシリコン素材ではなく、プレス加工が可能なアルミニウム合金（Ａｌ合金）、鉄合金（Ｆｅ合金）などのプレス品や樹脂成形品を用いることを特徴とするものである。
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態のものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
流量センサごとの性能バラツキを抑制して性能向上を図ることができる。
本発明の実施の形態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。 実施の形態１における流量センサの一部を構成した半導体チップのレイアウト構成を示す平面図である。 （ａ）は、従来技術における流量センサの実装構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。 （ａ）は、実施の形態１における流量センサの封止前の実装構成を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は半導体チップの裏面を示す平面図である。 （ａ）は、実施の形態１における流量センサの封止後の実装構成を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 実施の形態１における流量センサの製造工程を示す断面図である。 図６に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。 図７に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。 図８に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。 図９に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。 （ａ）は、実施の形態２における流量センサの封止後の実装構成を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 （ａ）は、実施の形態３における流量センサの封止前の実装構成を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は半導体チップの裏面を示す平面図である。 （ａ）は、実施の形態３における流量センサの封止後の実装構成を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 ダムバーを除去した後の流量センサの実装構成を示す平面図である。 実施の形態３における流量センサの製造工程を示す断面図である。 図１５に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。 図１６に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。 図１７に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。 図１８に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。 （ａ）は、実施の形態４における流量センサの封止後の実装構成を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 ダムバーを除去した後の流量センサの実装構成を示す平面図である。 （ａ）は、実施の形態５における流量センサの封止前の実装構成を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。また、（ｄ）は半導体チップの裏面を示す平面図である。 （ａ）は、実施の形態５における流量センサの封止後の実装構成を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 ダムバーを除去した後の流量センサの実装構成を示す平面図である。 実施の形態５における流量センサの製造工程を示す断面図である。 図２５に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。 図２６に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。 図２７に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。 （ａ）は、実施の形態６における流量センサの封止後の実装構成を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 ダムバーを除去した後の流量センサの実装構成を示す平面図である。 （ａ）は、実施の形態７における流量センサの封止後の実装構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。 （ａ）は、実施の形態８における流量センサの封止後の実装構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。 （ａ）は、実施の形態９における流量センサモジュールの実装構成を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 実施の形態９における流量センサモジュールの製造工程を示す断面図である。 図３４に続く流量センサモジュールの製造工程を示す断面図である。 図３５に続く流量センサモジュールの製造工程を示す断面図である。 （ａ）は、実施の形態１０における流量センサモジュールの実装構成を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 （ａ）は、実施の形態１１における流量センサモジュールの実装構成を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 弾性体フィルムを設置した金型によって半導体チップを搭載したリードフレームをクランプして、樹脂で封止する工程を示す断面図である。 図３９の封止工程によって封止した流量センサの気体の流れ方向の断面構造を示す図である。 実施の形態１２における流量センサの気体の流れ方向の断面構造を示す図である。 流体解析モデルの構成を示す図である。特に、（ａ）は、流体解析モデルの構造を上部から見た平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 所定条件下におけるＹ方向の速度を計算した結果を示すグラフである。 実施の形態１３における流量センサの気体の流れ方向の断面構造を示す図である。 実施の形態１３における流量センサを製造する封止工程を説明する図である。 本発明者が検討した流量センサの構造を示す断面図である。 枠体の構成を示す図であり、（ａ）は、枠体の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。 気体の流れ方向の断面において、実施の形態１４における流量センサの断面構造を示す図である。 実施の形態１４における流量センサを製造する工程を示す断面図である。 図４９に続く工程であって、実施の形態１４における流量センサを封止する封止工程を説明する図である。 （ａ）は、実施の形態１５における流量センサの封止後の実装構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 （ａ）は、実施の形態１５における流量センサの封止後の実装構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 （ａ）は、実施の形態１５における流量センサの封止後の実装構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 （ａ）は、実施の形態１５における流量センサの封止後の実装構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 実施の形態１５における流量センサの封止後の実装構成を示す断面図である。 実施の形態１５における流量センサの封止後の実装構成を示す断面図である。 （ａ）は、実施の形態１５における流量センサの封止後の実装構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 （ａ）は、実施の形態１５における流量センサの封止後の実装構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 実施の形態１５における流量センサの封止後の実装構成を示す断面図である。 （ａ）は、実施の形態１５における流量センサの封止後の実装構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
（実施の形態１）
＜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。
次に、ＣＰＵ１は、出力回路３を介して、トランジスタＴｒのベース電極と接続されている。そして、このトランジスタＴｒのコレクタ電極は電源ＰＳに接続され、トランジスタＴｒのエミッタ電極は発熱抵抗体ＨＲを介してグランド（ＧＮＤ）に接続されている。したがって、トランジスタＴｒは、ＣＰＵ１によって制御されるようになっている。すなわち、トランジスタＴｒのベース電極は、出力回路３を介してＣＰＵ１に接続されているので、ＣＰＵ１からの出力信号がトランジスタＴｒのベース電極に入力される。この結果、ＣＰＵ１からの出力信号（制御信号）によって、トランジスタＴｒを流れる電流が制御されるように構成されている。ＣＰＵ１からの出力信号によってトランジスタＴｒを流れる電流が大きくなると、電源ＰＳから発熱抵抗体ＨＲに供給される電流が大きくなり、発熱抵抗体ＨＲの加熱量が大きくなる。一方、ＣＰＵ１からの出力信号によってトランジスタＴｒを流れる電流が少なくなると、発熱抵抗体ＨＲへ供給される電流が少なくなり、発熱抵抗体ＨＲの加熱量は減少する。このように本実施の形態１における流量センサでは、ＣＰＵ１によって発熱抵抗体ＨＲを流れる電流量が制御され、これによって、発熱抵抗体ＨＲからの発熱量がＣＰＵ１によって制御されるように構成されていることがわかる。
続いて、本実施の形態１における流量センサでは、ＣＰＵ１によって発熱抵抗体ＨＲを流れる電流を制御するため、ヒータ制御ブリッジＨＣＢが設けられている。このヒータ制御ブリッジＨＣＢは、発熱抵抗体ＨＲから放散される発熱量を検知し、この検知結果を入力回路２へ出力するように構成されている。この結果、ＣＰＵ１は、ヒータ制御ブリッジＨＣＢからの検知結果を入力することができ、これに基づいて、トランジスタＴｒを流れる電流を制御する。
具体的に、ヒータ制御ブリッジＨＣＢは、図１に示すように、参照電圧Ｖｒｅｆ１とグランド（ＧＮＤ）との間にブリッジを構成する抵抗体Ｒ１〜抵抗体Ｒ４を有している。このように構成されているヒータ制御ブリッジＨＣＢでは、発熱抵抗体ＨＲで加熱された気体が吸気温度よりもある一定温度（ΔＴ、例えば、１００℃）だけ高い場合に、ノードＡの電位とノードＢの電位の電位差が０Ｖとなるように、抵抗体Ｒ１〜抵抗体Ｒ４の抵抗値が設定されている。つまり、ヒータ制御ブリッジＨＣＢを構成する抵抗体Ｒ１〜抵抗体Ｒ４は、抵抗体Ｒ１と抵抗体Ｒ３を直列接続した構成要素と、抵抗体Ｒ２と抵抗体Ｒ４を直列接続した構成要素とが、参照電圧Ｖｒｅｆ１とグランド（ＧＮＤ）との間に並列接続されるようにしてブリッジが構成されている。そして、抵抗体Ｒ１と抵抗体Ｒ３の接続点がノードＡとなっており、抵抗体Ｒ２と抵抗体Ｒ４の接続点がノードＢとなっている。このとき、発熱抵抗体ＨＲで加熱された気体は、ヒータ制御ブリッジＨＣＢを構成する抵抗体Ｒ１に接触するようになっている。したがって、発熱抵抗体ＨＲからの発熱量によって、ヒータ制御ブリッジＨＣＢを構成する抵抗体Ｒ１の抵抗値が主に変化することになる。このように抵抗体Ｒ１の抵抗値が変化すると、ノードＡとノードＢとの間の電位差が変化する。このノードＡとノードＢとの電位差は、入力回路２を介してＣＰＵ１に入力されるので、ＣＰＵ１は、ノードＡとノードＢとの電位差に基づいて、トランジスタＴｒを流れる電流を制御する。具体的に、ＣＰＵ１は、ノードＡとノードＢとの電位差が０ＶとなるようにトランジスタＴｒを流れる電流を制御して、発熱抵抗体ＨＲからの発熱量を制御するようになっている。すなわち、本実施の形態１における流量センサでは、ＣＰＵ１がヒータ制御ブリッジＨＣＢの出力に基づいて、発熱抵抗体ＨＲで加熱された気体が吸気温度よりもある一定温度（ΔＴ、例えば、１００℃）だけ高い一定値に保持するようにフィードバック制御するように構成されていることがわかる。
続いて、本実施の形態１における流量センサは、気体の流量を検知するための温度センサブリッジＴＳＢを有している。この温度センサブリッジＴＳＢは、参照電圧Ｖｒｅｆ２とグランド（ＧＮＤ）との間にブリッジを構成する４つの測温抵抗体から構成されている。この４つの測温抵抗体は、２つの上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２と、２つの下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２から構成されている。つまり、図１の矢印の方向は、気体が流れる方向を示しており、この気体が流れる方向の上流側に上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２が設けられ、下流側に下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２が設けられている。これらの上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２および下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２は、発熱抵抗体ＨＲまでの距離が同じになるように配置されている。
温度センサブリッジＴＳＢでは、参照電圧Ｖｒｅｆ２とグランド（ＧＮＤ）の間に上流測温抵抗体ＵＲ１と下流測温抵抗体ＢＲ１が直列接続されており、この上流測温抵抗体ＵＲ１と下流測温抵抗体ＢＲ１の接続点がノードＣとなっている。一方、グランド（ＧＮＤ）と参照電圧Ｖｒｅｆ２の間に上流測温抵抗体ＵＲ２と下流測温抵抗体ＢＲ２が直列接続されており、この上流測温抵抗体ＵＲ２と下流測温抵抗体ＢＲ２の接続点がノードＤとなっている。そして、ノードＣの電位とノードＤの電位は、入力回路２を介してＣＰＵ１に入力されるように構成されている。そして、矢印方向に流れる気体の流量が零である無風状態のとき、ノードＣの電位とノードＤの電位との差電位が０Ｖとなるように、上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２と下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２の各抵抗値が設定されている。具体的に、上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２と下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２は、発熱抵抗体ＨＲからの距離が等しく、かつ、抵抗値も等しくなるように構成されている。このため、温度センサブリッジＴＳＢでは、発熱抵抗体ＨＲの発熱量にかかわらず、無風状態であれば、ノードＣとノードＤの差電位は０Ｖとなるように構成されていることがわかる。
＜流量センサの動作＞
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。このとき、発熱抵抗体ＨＲで暖められた気体が一定温度（例えば、１００℃）だけ高くなっている場合、ヒータ制御ブリッジＨＣＢのノードＡとノードＢの差電位が０Ｖとなるように、抵抗体Ｒ１〜Ｒ４の各抵抗値が設定されている。このため、例えば、発熱抵抗体ＨＲで暖められた気体が一定温度（例えば、１００℃）だけ高くなっている場合、ヒータ制御ブリッジＨＣＢのノードＡとノードＢとの間の差電位は０Ｖとなり、この差電位（０Ｖ）が入力回路２を介してＣＰＵ１に入力される。そして、ヒータ制御ブリッジＨＣＢからの差電位が０Ｖであることを認識した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、現状の電流量を維持するための出力信号（制御信号）を出力する。
一方、発熱抵抗体ＨＲで暖められた気体が一定温度（例えば、１００℃）からずれている場合、ヒータ制御ブリッジＨＣＢのノードＡとノードＢとの間に０Ｖではない差電位が発生し、この差電位が入力回路２を介してＣＰＵ１に入力される。そして、ヒータ制御ブリッジＨＣＢからの差電位が発生していることを認識した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、差電位が０Ｖになるような出力信号（制御信号）を出力する。例えば、発熱抵抗体ＨＲで暖められた気体が一定温度（例えば、１００℃）よりも高くなる方向の差電位が発生している場合、ＣＰＵ１は、トランジスタＴｒを流れる電流が減少するような制御信号（出力信号）を、トランジスタＴｒのベース電極へ出力する。これに対し、発熱抵抗体ＨＲで暖められた気体が一定温度（例えば、１００℃）よりも低くなる方向の差電位が発生している場合、ＣＰＵ１は、トランジスタＴｒを流れる電流が増加するような制御信号（出力信号）を、トランジスタＴｒのベース電極へ出力する。以上のようにして、ＣＰＵ１は、ヒータ制御ブリッジＨＣＢのノードＡとノードＢとの間の差電位が０Ｖ（平衡状態）になるように、ヒータ制御ブリッジＨＣＢからの出力信号に基づいて、フィードバック制御する。このことから、本実施の形態１における流量センサでは、発熱抵抗体ＨＲで暖められた気体が一定温度となるように制御されることがわかる。
次に、本実施の形態１における流量センサでの気体の流量を測定する動作について説明する。まず、無風状態の場合について説明する。矢印方向に流れる気体の流量が零である無風状態のとき、温度センサブリッジＴＳＢのノードＣの電位とノードＤの電位との差電位が０Ｖとなるように、上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２と下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２の各抵抗値が設定されている。具体的に、上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２と下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２は、発熱抵抗体ＨＲからの距離が等しく、かつ、抵抗値も等しくなるように構成されている。このため、温度センサブリッジＴＳＢでは、発熱抵抗体ＨＲの発熱量にかかわらず、無風状態であれば、ノードＣとノードＤの差電位は０Ｖとなり、この差電位（０Ｖ）が入力回路２を介してＣＰＵ１に入力される。そして、温度センサブリッジＴＳＢからの差電位が０Ｖであることを認識したＣＰＵ１は、矢印方向に流れる気体の流量が零であると認識し、出力回路３を介して気体流量Ｑが零であることを示す出力信号が本実施の形態１における流量センサから出力される。
続いて、図１の矢印方向に気体が流れている場合を考える。この場合、図１に示すように、気体の流れる方向の上流側に配置されている上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２は、矢印方向に流れる気体によって冷却される。このため、上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２の温度は低下する。これに対し、気体の流れる方向の下流側に配置されている下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２は、発熱抵抗体ＨＲで暖められた気体が下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２に流れてくるので温度が上昇する。この結果、温度センサブリッジＴＳＢのバランスが崩れ、温度センサブリッジＴＳＢのノードＣとノードＤとの間に零ではない差電位が発生する。この差電位が入力回路２を介してＣＰＵ１に入力される。そして、温度センサブリッジＴＳＢからの差電位が零ではないことを認識したＣＰＵ１は、矢印方向に流れる気体の流量が零ではないことを認識する。その後、ＣＰＵ１はメモリ４にアクセスする。メモリ４には、差電位と気体流量を対応づけた対比表（テーブル）が記憶されているので、メモリ４にアクセスしたＣＰＵ１は、メモリ４に記憶されている対比表から気体流量Ｑを算出する。このようにして、ＣＰＵ１で算出された気体流量Ｑは出力回路３を介して、本実施の形態１における流量センサから出力される。以上のようにして、本実施の形態１における流量センサによれば、気体の流量を求めることができることがわかる。
＜流量センサのレイアウト構成＞
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２は、本実施の形態１における流量センサの一部を構成した半導体チップＣＨＰ１のレイアウト構成を示す平面図である。まず、図２に示すように、半導体チップＣＨＰ１が矩形形状をしており、この半導体チップＣＨＰ１の左側から右側に向って（矢印方向）、気体が流れるようになっている。そして、図２に示すように、矩形形状をした半導体チップＣＨＰ１の裏面側に矩形形状のダイヤフラムＤＦが形成されている。ダイヤフラムＤＦとは、半導体チップＣＨＰ１の厚さを薄くした薄板領域のことを示している。つまり、ダイヤフラムＤＦが形成されている領域の厚さは、その他の半導体チップＣＨＰ１の領域の厚さよりも薄くなっている。
このようにダイヤフラムＤＦが形成されている裏面領域に相対する半導体チップＣＨＰ１の表面領域には、図２に示すように、流量検出部ＦＤＵが形成されている。具体的に、この流量検出部ＦＤＵの中央部には、発熱抵抗体ＨＲが形成されており、この発熱抵抗体ＨＲの周囲にヒータ制御ブリッジを構成する抵抗体Ｒ１が形成されている。そして、流量検出部ＦＤＵの外側にヒータ制御ブリッジを構成する抵抗体Ｒ２〜Ｒ４が形成されている。このように形成された抵抗体Ｒ１〜Ｒ４によってヒータ制御ブリッジが構成される。特に、ヒータ制御ブリッジを構成する抵抗体Ｒ１は、発熱抵抗体ＨＲの近傍に形成されているので、発熱抵抗体ＨＲからの発熱で暖められた気体の温度を抵抗体Ｒ１に精度良く反映させることができる。一方、ヒータ制御ブリッジを構成する抵抗体Ｒ２〜Ｒ４は、発熱抵抗体ＨＲから離れて配置されているので、発熱抵抗体ＨＲからの発熱の影響を受けにくくすることができる。したがって、抵抗体Ｒ１は発熱抵抗体ＨＲで暖められた気体の温度に敏感に反応するように構成することができるとともに、抵抗体Ｒ２〜Ｒ４は発熱抵抗体ＨＲの影響を受けにくく抵抗値を一定値に維持しやすく構成することができる。このため、ヒータ制御ブリッジの検出精度を高めることができる。
さらに、流量検出部ＦＤＵに形成されている発熱抵抗体ＨＲを挟むように、上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２と下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２が配置されている。具体的に、気体が流れる矢印方向の上流側に上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２が形成され、気体が流れる矢印方向の下流側に下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２が形成されている。このように構成することにより、気体が矢印方向に流れる場合、上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２の温度を低下させることができるとともに、下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２の温度を上昇させることができる。このように流量検出部ＦＤＵに配置されている上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２および下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２により温度センサブリッジが形成される。
上述した発熱抵抗体ＨＲ、上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２および下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２は、例えば、白金（プラチナ）などの金属膜やポリシリコン（多結晶シリコン）などの半導体薄膜をスパッタリング法やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などの方法で形成した後、イオンエッチングなどの方法でパターニングすることにより形成することができる。
このように構成されている発熱抵抗体ＨＲ、ヒータ制御ブリッジを構成する抵抗体Ｒ１〜Ｒ４、および、温度センサブリッジを構成する上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２と下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２は、それぞれ、配線ＷＬ１と接続されて、半導体チップＣＨＰ１の下辺に沿って配置されているパッドＰＤ１に引き出されている。
以上のようにして、本実施の形態１における流量センサの一部を構成する半導体チップＣＨＰ１がレイアウト構成されている。実際の流量センサは、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が形成された1つの半導体チップと、ＣＰＵ１、入力回路２、出力回路３およびメモリ４などが形成されたもう1つの半導体チップとを有し、これらの半導体チップを基板上に実装した構造をしている。以下では、このように実装構成された流量センサについて説明する。まず始めに、従来技術における流量センサの実装構成について説明し、その後、従来技術における流量センサの実装構成上の問題点について説明する。そして、従来技術における流量センサの実装構成上の問題点を解決するための工夫を施した本実施の形態１における流量センサの実装構成について説明する。
＜従来の流量センサの実装構成＞
図３は、従来技術における流量センサＦＳＰの実装構成を示す図である。具体的に図３（ａ）は、従来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り、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。
図３（ａ）に示すように、従来技術における流量センサＦＳＰは、矩形形状（長方形形状）の配線基板ＷＢを有し、この配線基板ＷＢのＸ方向に沿って、半導体チップＣＨＰ１と半導体チップＣＨＰ２が並ぶように配置されている。
半導体チップＣＨＰ１には流量検出部ＦＤＵが形成されており、この流量検出部ＦＤＵ上を気体が流れるようになっている。具体的に、気体は流量検出部ＦＤＵ上の矢印方向（Ｙ方向）に沿って流れるようになっている。この半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵは、半導体チップＣＨＰ１上に設けられている配線ＷＬ１に接続しており、この配線ＷＬ１は配線基板ＷＢ上に形成されている配線ＷＬ２と接続されている。このとき、図３（ａ）では、半導体チップＣＨＰ１に形成されている配線ＷＬ１と、配線基板ＷＢに形成されている配線ＷＬ２との接続領域は、ポッティング樹脂ＰＯＴで覆われている。そして、配線基板ＷＢに形成されている配線ＷＬ２は、半導体チップＣＨＰ２と接続され、半導体チップＣＨＰ２は、さらに、配線基板ＷＢに形成されている配線ＷＬ３と接続されている。このようにして、配線基板ＷＢ上に搭載された半導体チップＣＨＰ１と半導体チップＣＨＰ２が電気的に接続されている。
次に、図３（ｂ）に示すように、配線基板ＷＢの一部領域には溝が形成されており、この溝の内部に半導体チップＣＨＰ１が配置されている。半導体チップＣＨＰ１の裏面側にはダイヤフラムＤＦが形成されており、このダイヤフラムＤＦに相対する半導体チップＣＨＰ１の表面に流量検出部ＦＤＵが形成されている。そして、流量検出部ＦＤＵから離れた半導体チップＣＨＰ１の表面にパッドＰＤ１が形成されている。この流量検出部ＦＤＵとパッドＰＤ１とは、図３（ａ）に示す配線ＷＬ１で接続されている。
半導体チップＣＨＰ１は、溝の底部と接着材ＡＤＨによって固定されている。具体的に、パッドＰＤ１に相対する半導体チップＣＨＰ１の裏面に接着材ＡＤＨが塗布されており、この接着材ＡＤＨによって半導体チップＣＨＰ１が配線基板ＷＢに形成されている溝の底部に固定されている。一方、半導体チップＣＨＰ１の裏面のうち、ダイヤフラムＤＦが形成されている領域側には接着材ＡＤＨが形成されておらず、外部空間とダイヤフラムＤＦの内部が連通している。これにより、ダイヤフラムＤＦの内部の圧力を外部空間の圧力と等しくすることができ、ダイヤフラムＤＦに相対する半導体チップＣＨＰ１の表面に形成されている流量検出部ＦＤＵに圧力差に起因した応力が作用することを抑制している。
半導体チップＣＨＰ１に形成されているパッドＰＤ１は、配線基板ＷＢに形成されている配線ＷＬ２とワイヤＷ１により接続されており、このワイヤＷ１はポッティング樹脂ＰＯＴにより封止されている。
一方、半導体チップＣＨＰ２は、配線基板ＷＢに形成されている配線ＷＬ２とバンプ電極ＢＭＰにより接続されているとともに、配線基板ＷＢに形成されている配線ＷＬ３ともバンプ電極を介して接続されている。
＜従来の流量センサの問題点＞
以上のようにして、従来技術における流量センサＦＳＰが実装構成されているが、従来の流量センサＦＳＰでは、以下に示すような問題点がある。上述したように、半導体チップＣＨＰ１と配線基板ＷＢとを接続する金線（ワイヤＷ１）は、変形による接触などを防止するため、通常、ポッティング樹脂ＰＯＴによって固定されている。つまり、金線（ワイヤＷ１）は、ポッティング樹脂ＰＯＴによって覆われて固定されており、このポッティング樹脂ＰＯＴにより、金線（ワイヤＷ１）は保護されている。一方、流量センサＦＳＰを構成する半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２は通常、ポッティング樹脂ＰＯＴで封止されていない。すなわち、通常の流量センサＦＳＰにおいては、金線（ワイヤＷ１）だけがポッティング樹脂ＰＯＴで覆われた構造をしている。
ここで、金線（ワイヤＷ１）のポッティング樹脂ＰＯＴによる固定は、半導体チップＣＨＰ１を金型などで固定した状態で行われないため、ポッティング樹脂ＰＯＴの収縮により、半導体チップＣＨＰ１が搭載位置からずれてしまう問題がある。さらに、ポッティング樹脂ＰＯＴは滴下することにより形成されるので、ポッティング樹脂ＰＯＴの寸法精度が低い問題がある。この結果、個々の流量センサＦＳＰごとに、流量検出部ＦＤＵが形成されている半導体チップＣＨＰ１の搭載位置にずれが生じるとともに、ポッティング樹脂ＰＯＴの形成位置も微妙に異なることとなり、各流量センサＦＳＰの検出性能にバラツキが生じることになる。このため、各流量センサＦＳＰの性能バラツキを抑制するため、流量センサＦＳＰごとに検出性能の補正を行なう必要があり、流量センサＦＳＰの製造工程における性能補正工程を追加する必要性が生じる。特に、性能補正工程が長くなると、流量センサＦＳＰの製造工程におけるスループットが低下し、流量センサＦＳＰのコストが上昇してしまう問題点も存在する。さらに、ポッティング樹脂ＰＯＴは、加熱による硬化の促進を行っていないので、ポッティング樹脂ＰＯＴが硬化するまでの時間が長くなり、流量センサＦＳＰの製造工程におけるスループットが低下してしまう。以上のことから、従来の流量センサＦＳＰの実装構成においては、ワイヤＷ１だけを位置精度の良くないポッティング樹脂ＰＯＴで封止する構成を取っていることから、主に、流量センサＦＳＰごとの性能バラツキが生じてしまう問題点が存在することがわかる。
＜実施の形態１における流量センサの実装構成＞
そこで、本実施の形態１では、上述した従来技術の流量センサＦＳＰに存在する性能バラツキという問題点を解決するために、流量センサの実装構成に工夫を施している。以下に、この工夫を施した本実施の形態１における流量センサの実装構成について、図面を参照しながら説明する。
図４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４（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４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図４（ｃ）は半導体チップＣＨＰ１の裏面を示す平面図である。
まず、図４（ａ）に示すように、本実施の形態１における流量センサＦＳ１は、例えば、ガラスエポキシ樹脂から構成される矩形形状の配線基板ＷＢを有しており、この配線基板ＷＢ上のＸ方向に並ぶように、半導体チップＣＨＰ１と半導体チップＣＨＰ２が搭載されている。半導体チップＣＨＰ１は、矩形形状をしており、ほぼ中央部に流量検出部ＦＤＵが形成されている。そして、流量検出部ＦＤＵと接続する配線ＷＬ１が半導体チップＣＨＰ１上に形成されており、この配線ＷＬ１は、半導体チップＣＨＰ１の一辺に沿って形成された複数のパッドＰＤ１と接続されている。すなわち、流量検出部ＦＤＵと複数のパッドＰＤ１とは配線ＷＬ１で接続されていることになる。これらのパッドＰＤ１は、配線基板ＷＢに形成されている端子ＴＥ１と、例えば、金線からなるワイヤＷ１を介して接続されている。配線基板ＷＢに形成されている端子ＴＥ１は、配線基板ＷＢに形成されている配線ＷＬ２と接続され、配線ＷＬ２は、端子ＴＥ２と接続されている。さらに、端子ＴＥ２は、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ２と、例えば、金線からなるワイヤＷ２を介して接続されている。
半導体チップＣＨＰ２には、ＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）などの半導体素子や配線からなる集積回路が形成されている。具体的には、図１に示すＣＰＵ１、入力回路２、出力回路３、あるいは、メモリ４などを構成する集積回路が形成されている。これらの集積回路は、外部接続端子として機能するパッドＰＤ２やパッドＰＤ３と接続されている。そして、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３は、配線基板ＷＢに形成されている端子ＴＥ３と、例えば、金線からなるワイヤＷ３を介して接続されており、この端子ＴＥ３は配線基板ＷＢ上に形成されている配線ＷＬ３と接続されている。このようにして、流量検出部ＦＤＵが形成されている半導体チップＣＨＰ１と、制御回路が形成されている半導体チップＣＨＰ２は、配線基板ＷＢに形成されている配線ＷＬ２を介して接続されていることがわかる。
続いて、図４（ｂ）に示すように、配線基板ＷＢの所定領域には溝（キャビティ）が形成されており、この溝の内部に半導体チップＣＨＰ１が搭載されている。この半導体チップＣＨＰ１は、接着材ＡＤＨ１によって配線基板ＷＢと接着している。半導体チップＣＨＰ１の裏面には、ダイヤフラムＤＦ（薄板部）が形成されており、ダイヤフラムＤＦと相対する半導体チップＣＨＰ１の表面には、流量検出部ＦＤＵが形成されている。一方、ダイヤフラムＤＦの下方に存在する溝の底部には開口部ＯＰ１が形成されている。
ダイヤフラムＤＦは、半導体チップＣＨＰ１の表面に形成されている流量検出部ＦＤＵを、なるべく熱絶縁しやすくする機能を有している。つまり、流量検出部ＦＤＵには、図２に示すように、上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２や下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２が形成されている。このような流量検出部ＦＤＵでは、気体が流れることにより、上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２や下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２の温度が変化し、この温度変化によって、上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２や下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２の抵抗値が変化することを利用して、気体の流量を検出する。このため、流量検出部ＦＤＵを構成する上流測温抵抗体ＵＲ１、ＵＲ２や下流測温抵抗体ＢＲ１、ＢＲ２は、なるべく、気体が流れることによる温度変化だけを検知することが望ましく、半導体チップＣＨＰ１の内部を介した熱伝導などの影響による温度変化を取り除くことが望ましい。このことから、流量検出部ＦＤＵと相対する半導体チップＣＨＰ１の裏面に、半導体チップＣＨＰ１の厚さを薄くした領域であるダイヤフラムＤＦを設け、流量検出部ＦＤＵへの半導体チップＣＨＰ１の内部を介した熱伝導の影響を小さくしているのである。
以上のような理由から半導体チップＣＨＰ１にダイヤフラムＤＦを設けているが、このダイヤフラムＤＦの内部空間が半導体チップＣＨＰ１の外部空間から隔離されていると、外部空間の圧力とダイヤフラムＤＦ内の内部圧力が異なることになる。この場合、外部空間の圧力とダイヤフラムＤＦ内の内部圧力の差に起因して、ダイヤフラムＤＦに応力が生じ、ダイヤフラムＤＦ上に形成されている流量検出部ＦＤＵの検出精度が低下するおそれがある。このことから、本実施の形態１では、ダイヤフラムＤＦの下方に存在する溝の底部に開口部ＯＰ１を設けている。これにより、ダイヤフラムＤＦの内部空間と外部空間が開口部ＯＰ１を介して連通することになり、外部空間の圧力とダイヤフラムＤＦ内の内部圧力とを等しくすることができる。この結果、ダイヤフラムＤＦ上に応力が加わることを抑制することができ、ダイヤフラムＤＦ上に形成されている流量検出部ＦＤＵの検出精度の低下を防止することができる。
図４（ｂ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の表面（上面）には、流量検出部ＦＤＵの他に、流量検出部ＦＤＵと接続されたパッドＰＤ１が形成されており、このパッドＰＤ１は、配線基板ＷＢに形成された配線ＷＬ２とワイヤＷ１を介して接続されている。そして、配線基板ＷＢには、半導体チップＣＨＰ１の他に半導体チップＣＨＰ２も搭載されており、半導体チップＣＨＰ２は、接着材ＡＤＨ２によって配線基板ＷＢに接着している。さらに、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ２と、配線基板ＷＢに形成されている配線ＷＬ２がワイヤＷ２を介して接続されている。また、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３と、配線基板ＷＢに形成されている配線ＷＬ３は、ワイヤＷ３を介して電気的に接続されている。
半導体チップＣＨＰ１と配線基板ＷＢとを接着している接着材ＡＤＨ１や、半導体チップＣＨＰ２と配線基板ＷＢとを接着している接着材ＡＤＨ２は、例えば、エポキシ樹脂やポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂などの熱可塑性樹脂を使用することができる。
例えば、半導体チップＣＨＰ１と配線基板ＷＢの接着は、図４（ｃ）に示すように接着材ＡＤＨ１を塗布することにより行うことができる。図４（ｃ）は、半導体チップＣＨＰ１の裏面を示す平面図である。図４（ｃ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の裏面には、ダイヤフラムＤＦが形成されており、このダイヤフラムＤＦを囲むように接着材ＡＤＨ１が塗布されている。なお、図４（ｃ）では、ダイヤフラムＤＦを四角形形状に囲むように接着材ＡＤＨ１を塗布する例を示しているが、これに限らず、例えば、ダイヤフラムＤＦを楕円形状などの任意の形状で囲むように接着材ＡＤＨ１を塗布してもよい。
本実施の形態１における流量センサＦＳ１において、樹脂で封止する前の流量センサＦＳ１の実装構成は上記のように構成されており、以下に、樹脂で封止した後の流量センサＦＳ１の実装構成について説明する。
図５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５（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５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
まず、図４（ａ）および図５（ａ）を参照するとわかるように、本実施の形態１における流量センサＦＳ１では、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵを露出した状態で、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２の全体が樹脂ＭＲで覆われた構造をしている。この点が本実施の形態１の第１特徴点である。
例えば、図３に示す従来の流量センサＦＳＰにおいては、金線（ワイヤＷ１）だけがポッティング樹脂ＰＯＴで覆われた構造をしており、半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２は樹脂で覆われていない構造をしている。この場合、金線（ワイヤＷ１）のポッティング樹脂ＰＯＴによる固定は、半導体チップＣＨＰ１を金型などで固定した状態で行われないため、ポッティング樹脂ＰＯＴの収縮により、半導体チップＣＨＰ１が搭載位置からずれてしまう。さらには、ポッティング樹脂ＰＯＴは滴下することにより形成されるので、ポッティング樹脂ＰＯＴの寸法精度が低いという問題もある。このことは、個々の流量センサＦＳＰごとに半導体チップＣＨＰ１の位置にバラツキが生じることを意味し、この結果、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵの位置にもバラツキが生じることになる。この結果、気体の流量を検出する流量検出部ＦＤＵの位置が各流量センサＦＳＰで異なることになるため、各流量センサＦＳＰにおいて気体流量を検出する性能にバラツキが生じてしまう。
これに対し、本実施の形態１における流量センサＦＳ１では、図４（ａ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵを露出した状態で、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２の全体が樹脂ＭＲで覆われた構造をしている。つまり、本実施の形態１では、流量検出部ＦＤＵ以外の半導体チップＣＨＰ１の領域および半導体チップＣＨＰ２の全領域を一括して樹脂ＭＲで封止している。この樹脂ＭＲによる封止は、流量検出部ＦＤＵが形成されている半導体チップＣＨＰ１を金型で固定した状態で行なうことができるので、半導体チップＣＨＰ１の位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２を樹脂ＭＲで封止することができるのである。このことは、本実施の形態１における流量センサＦＳ１によれば、各流量センサＦＳ１の位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２の全領域を樹脂ＭＲで封止できることを意味し、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵの位置のバラツキを抑制できることを意味する。この結果、本実施の形態１によれば、気体の流量を検出する流量検出部ＦＤＵの位置が各流量センサＦＳ１で一致させることができるため、各流量センサＦＳ１において気体流量を検出する性能バラツキを抑制できる顕著な効果を得ることができる。つまり、本実施の形態１では、金型を使用して半導体チップＣＨＰ１を固定しながら樹脂ＭＲで封止できる観点から、流量検出部ＦＤＵを露出しながら半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２を一括して樹脂ＭＲで封止する構成を取っているのである。すなわち、本実施の形態１によれば、金型で半導体チップＣＨＰ１を含む配線基板ＷＢをクランプした状態で封止することができるので、半導体チップＣＨＰ１の位置決め精度が向上するとともに、さらに、金型から注入する樹脂ＭＲへの熱伝導により、樹脂ＭＲの硬化時間を短くすることができる。例えば、図３に示す従来の流量センサＦＳＰでは、ポッティング樹脂ＰＯＴを使用しているが、このポッティング樹脂ＰＯＴでは加熱して硬化させる時間を短くすることができないので、ポッティング樹脂ＰＯＴが硬化するまでの時間が長くなる。この結果、スループットが低下し、コストが上昇してしまう。これに対し、本実施の形態１における第１特徴点によれば、金型から注入する樹脂ＭＲへの熱伝導により、樹脂ＭＲの硬化時間も短くすることができるので、スループットを向上させることができ、この結果、本実施の形態１における流量センサＦＳ１の製造コストを削減することもできる。
なお、上述した樹脂ＭＲは、例えば、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂を使用することができるとともに、樹脂中にガラスやマイカなどの充填材を混入させることもできる。
続いて、本実施の形態１における第２特徴点は、図５（ａ）に示すように、露出している流量検出部ＦＤＵを挟んだ両側における樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高い点にある。つまり、露出している流量検出部ＦＤＵは、周囲を樹脂ＭＲで囲まれ、かつ、流量検出部ＦＤＵを囲む樹脂ＭＲの高さが流量検出部ＦＤＵの高さよりも高くなっている。言い換えれば、本実施の形態１では、樹脂ＭＲに凹部が形成されており、この樹脂ＭＲに形成された凹部の内部に流量検出部ＦＤＵが形成されているということができる。さらに言えば、半導体チップＣＨＰ１の露出面（ＸＹ面）と直交する流量検出部ＦＤＵを含む任意断面において、流量検出部ＦＤＵを挟む両側の樹脂ＭＲの高さ寸法が半導体チップＣＨＰ１の露出面（ＸＹ面）よりも大きいということができる。このような本実施の形態２における第２特徴点によれば、部品の取り付け組み立て時などに部品が露出している流量検出部ＦＤＵにぶつかることを防止できるので、流量検出部ＦＤＵを形成した半導体チップＣＨＰ１の破損を防止できる。すなわち、露出している流量検出部ＦＤＵの高さよりも流量検出部ＦＤＵを挟んでいる樹脂ＭＲの高さが高くなっている。このため、部品が接触する際、まず、高さの高い樹脂ＭＲに接触するので、高さの低い流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の露出面（ＸＹ面）が部品に接触して、半導体チップＣＨＰ１が破損することを防止できる。
特に、本実施の形態１によれば、露出している流量検出部ＦＤＵ以外の大部分の半導体チップＣＨＰ１の領域が樹脂ＭＲで覆われているため、この観点からも、半導体チップＣＨＰ１は樹脂ＭＲによって保護され、半導体チップＣＨＰ１の破損を抑制することができる。例えば、図３に示すように、従来の流量センサＦＳＰでは、流量検出部ＦＤＵ以外の大部分の半導体チップＣＨＰ１の領域も露出しているので、部品の取り付け組み立て時などに、部品が半導体チップＣＨＰ１に接触して半導体チップＣＨＰ１を破損する可能性が高くなる。これに対し、本実施の形態１によれば、露出している流量検出部ＦＤＵ以外の大部分の半導体チップＣＨＰ１の領域が樹脂ＭＲで覆われているという点と、露出している流量検出部ＦＤＵ自体が樹脂ＭＲの高さよりも低くなっている点との組み合わせにより、半導体チップＣＨＰ１の破損を効果的に防止することができる。
次に、本実施の形態１における第３特徴点は、図５（ａ）に示すように、露出している流量検出部ＦＤＵを挟み、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体の進行方向（矢印方向、Ｙ方向）と並行する方向に長尺形状を有する一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２が樹脂ＭＲ（封止体）と一体的に形成されている点にある。例えば、図３に示す従来の流量センサＦＳＰでは、流量検出部ＦＤＵの上部をＹ方向へ気体が流れるが、ポッティング樹脂ＰＯＴが流量検出部ＦＤＵの上部を流れる気体の片側の通路を形成している。したがって、ポッティング樹脂ＰＯＴの寸法精度によって気体の流れが乱され、正確な気体の流量を測定できないおそれがある。さらに、図３に示す従来の流量センサＦＳＰでは、流量検出部ＦＤＵに対して、ポッティング樹脂ＰＯＴと相対する反対側には通路を形成するポッティング樹脂ＰＯＴが配置されていないため、気体の流路寸法を絞った状態で流量検出部ＦＤＵの上部に気体を流すことができない。したがって、特に、流れる気体の流量が少ない場合、気体流量の検出感度が低くなる問題点がある。
これに対し、本実施の形態１における第３特徴点として、露出している流量検出部ＦＤＵを挟み、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体の進行方向（矢印方向、Ｙ方向）と並行する方向に長尺形状を有する一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２が樹脂ＭＲ（封止体）と一体的に形成している。これにより、まず、一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２が流量検出部ＦＤＵの上部を流れる気体の両側の通路を形成している。そして、一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２は、樹脂ＭＲと一体的に寸法精度の高い金型による挟み込みで高精度に形成されている。このことから、本実施の形態１における流量センサＦＳ１によれば、一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２の寸法精度によって気体の流れが乱されることもなく正確に気体の流量を測定することができる。さらに、本実施の形態１では、上述したように、一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２が流量検出部ＦＤＵの上部を流れる気体の両側の通路を形成している。このため、気体の流路寸法を絞った状態で流量検出部ＦＤＵの上部に気体を流すことができる。この結果、本実施の形態１における流量センサＦＳ１によれば、特に、流れる気体の流量が少ない場合でも、気体流量の検出感度の低下を抑制することができる。
さらに、本実施の形態１における第４特徴点は、図５（ａ）に示すように、樹脂ＭＲ（封止体）から露出している流量検出部ＦＤＵと樹脂ＭＲ（封止体）との境界領域がテーパ形状をしており、境界領域のうち、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体の進行方向（矢印方向、Ｙ方向）と直交する境界領域のテーパ形状は、気体の進行方向と並行する境界領域のテーパ形状よりも急峻である点である。すなわち、流量検出部ＦＤＵの気体の流れと直交する方向（Ｘ方向）のテーパ形状ＴＰ２の角度は、流量検出部ＦＤＵの気体の流れる方向（Ｙ方向）のテーパ形状ＴＰ１の角度よりも急峻である。このように本実施の形態１では、気体の流れる方向（Ｙ方向）において、テーパ形状ＴＰ１の角度を小さくすることにより、Ｙ方向に流れる気体の流路の寸法変化を少なくすることができる。これにより、樹脂ＭＲから気体の剥離を防止できるので、気体の逆流や乱流による流量測定のずれを抑制することができる。一方、気体の流れる方向と直交する方向（Ｘ方向）において、テーパ形状ＴＰ２の角度を大きくすることにより、気体流路の壁を形成することができ、Ｘ方向への気体流動を抑制することができる。
続いて、本実施の形態１における流量センサＦＳ１は、第５特徴点と第６特徴点を有しているが、これらの特徴点を説明する前提として、図５（ｂ）および図５（ｃ）の構造について説明する。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。
図５（ｂ）に示すように、配線基板ＷＢには溝が形成されており、この溝の内部に半導体チップＣＨＰ１が接着材ＡＤＨ１によって接着している。そして、半導体チップＣＨＰ１の裏面にはダイヤフラムＤＦが形成されており、このダイヤフラムＤＦの下方にある溝の底部に開口部ＯＰ１が形成されている。一方、ダイヤフラムＤＦと相対する半導体チップＣＨＰ１の表面には流量検出部ＦＤＵが形成されており、さらに、この流量検出部ＦＤＵと接続するパッドＰＤ１が形成されている。このパッドＰＤ１は配線基板ＷＢに形成された配線ＷＬ２とワイヤＷ１を介して接続されており、配線ＷＬ２は、配線基板ＷＢ上に接着材ＡＤＨ２を介して搭載された半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ２とワイヤＷ２で接続されている。また、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３は、ワイヤＷ３を介して配線基板ＷＢ上に形成されている配線ＷＬ３と接続されている。そして、本実施の形態１における流量センサＦＳ１では、流量検出部ＦＤＵおよびその近傍を露出した状態で、その他の領域（パッドＰＤ１を含む）である半導体チップＣＨＰ１の一部、ワイヤＷ１、配線ＷＬ２、ワイヤＷ２、半導体チップＣＨＰ２、ワイヤＷ３および配線ＷＬ３の一部が樹脂ＭＲで一括封止されている。このとき、露出している流量検出部ＦＤＵと樹脂ＭＲの境界領域はテーパ形状ＴＰ２となっており、流量検出部ＦＤＵを挟むように一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２が樹脂ＭＲと一体的に形成されている。
また、図５（ｃ）に示すように、配線基板ＷＢには溝が形成されており、この溝の内部に半導体チップＣＨＰ１が接着材ＡＤＨ１によって接着している。そして、半導体チップＣＨＰ１の裏面にはダイヤフラムＤＦが形成されており、このダイヤフラムＤＦの下方にある溝の底部に開口部ＯＰ１が形成されている。一方、ダイヤフラムＤＦと相対する半導体チップＣＨＰ１の表面には流量検出部ＦＤＵが形成されており、半導体チップＣＨＰ１の周囲を囲むように樹脂ＭＲが形成されている。このとき、流量検出部ＦＤＵと樹脂ＭＲの境界領域はテーパ形状ＴＰ１となっており、このテーパ形状ＴＰ１の角度は、図５（ｂ）に示すテーパ形状ＴＰ２の角度よりも緩やかになっている。
ここで、本実施の形態１における第５特徴点は、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の裏面に形成されたダイヤフラムＤＦの下方にある溝の底部に開口部ＯＰ１が形成されている点にある。このように本実施の形態１において、配線基板ＷＢに開口部ＯＰ１を設ける理由について説明する。
まず、図３に示す従来の流量センサＦＳＰでは、図３（ｂ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の片側の端部にだけ接着材ＡＤＨが塗布されており、もう一方の端部には接着材ＡＤＨが塗布されておらず隙間が形成されている。これにより、従来の流量センサＦＳＰでは、この隙間を介して半導体チップＣＨＰ１に形成されているダイヤフラムＤＦの内部空間と、流量センサＦＳＰの外部空間が連通されることになり、ダイヤフラムＤＦの内部空間の圧力と流量センサＦＳＰの外部空間の圧力を等しくすることができる。このようにして、従来の流量センサＦＳＰでは、ダイヤフラムＤＦ上に応力が加わることを抑制している。
一方、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示す本実施の形態１における流量センサＦＳ１では、図３に示す従来の流量センサＦＳＰと同様の構成を取ることはできない。なぜなら、本実施の形態１における流量センサＦＳ１では、流量検出部ＦＤＵおよびその近傍を除く半導体チップＣＨＰ１の領域は樹脂ＭＲで覆われることになるからである。つまり、本実施の形態１では、半導体チップＣＨＰ１と溝の底部の間に隙間を形成すると、その隙間から樹脂ＭＲがダイヤフラムＤＦの内部空間まで侵入してしまうのである。このことから、本実施の形態１では、半導体チップＣＨＰ１の両方の端部に接着材ＡＤＨ１が塗布されており、この接着材ＡＤＨ１によって、ダイヤフラムＤＦの内部空間へ樹脂ＭＲが侵入することを抑制しているのである。すなわち、本実施の形態１における流量センサＦＳ１において、接着材ＡＤＨ１は、半導体チップＣＨＰ１と配線基板ＷＢとを接着する本来の機能を有するとともに、樹脂ＭＲがダイヤフラムＤＦの内部空間へ侵入することを防止するという本実施の形態１に特有の機能も有しているのである。この接着材ＡＤＨ１による特有の機能を実現するために、本実施の形態１では、例えば、図４（ｃ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の裏面に形成されているダイヤフラムＤＦを囲むように接着材ＡＤＨ１を塗布しているのである。
このような構成を取り、かつ、配線基板ＷＢの溝の底部に開口部ＯＰ１を形成しない場合、ダイヤフラムＤＦの内部空間と、流量センサＦＳ１の外部空間は隔離されることになり、ダイヤフラムＤＦの内部空間の圧力と、流量センサＦＳ１の外部空間の圧力が異なることになってしまい、ダイヤフラムＤＦ上に差圧に起因した応力が加わることになってしまう。そこで、本実施の形態１では、樹脂ＭＲがダイヤフラムＤＦの内部空間へ侵入することを防止するために、例えば、図４（ｃ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の裏面に形成されているダイヤフラムＤＦを囲むように接着材ＡＤＨ１を塗布する構成を取ることを前提として、この構成による不都合を回避するために、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の裏面に形成されたダイヤフラムＤＦの下方にある溝の底部に開口部ＯＰ１を形成している。これにより、本実施の形態１による流量センサＦＳ１によれば、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、配線基板ＷＢの溝の底部に形成された開口部ＯＰ１を介して流量センサＦＳ１の外部空間と連通することになる。この結果、ダイヤフラムＤＦの内部空間の圧力と、流量センサＦＳ１の外部空間の圧力とを等しくすることができ、ダイヤフラムＤＦ上に応力が加わることを抑制できるのである。
続いて、本実施の形態１における第６特徴点は、半導体チップＣＨＰ１と配線基板ＷＢだけでなく、半導体チップＣＨＰ２と配線基板ＷＢもワイヤＷ２、Ｗ３で接続する点にある。例えば、図３に示す従来の流量センサＦＳＰにおいて、半導体チップＣＨＰ２はバンプ電極ＢＭＰを使用して配線基板ＷＢに接続している。これは、半導体チップＣＨＰ２もワイヤで接続する場合、このワイヤを保護するために、さらに、ポッティング樹脂ＰＯＴで、このワイヤを封止する必要があるからである。つまり、図３に示すように、半導体チップＣＨＰ１と配線基板ＷＢとはワイヤＷ１で接続されているため、このワイヤＷ１はポッティング樹脂ＰＯＴで封止する必要があるが、さらに、半導体チップＣＨＰ２と配線基板ＷＢもワイヤＷ２、Ｗ３で接続すると、このワイヤＷ２およびワイヤＷ３もポッティング樹脂ＰＯＴで保護する必要がある。このため、従来の流量センサＦＳＰでは、半導体チップＣＨＰ２をバンプ電極ＢＭＰで配線基板ＷＢに接続することにより、さらなるポッティング樹脂ＰＯＴによる封止を省いている。しかし、バンプ電極を使用して半導体チップＣＨＰ２を配線基板ＷＢに接続する場合、例えば、半田ボールを使用する必要があり、製造コストが高くなってしまう問題がある。
そこで、本実施の形態１では、半導体チップＣＨＰ１と配線基板ＷＢだけでなく、半導体チップＣＨＰ２と配線基板ＷＢもワイヤＷ２、Ｗ３で接続している。この構成は、流量検出部ＦＤＵおよびその近傍を除く半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２の全体を樹脂ＭＲで一括封止するという本実施の形態１による特徴構成を取ることで実現できるものである。つまり、本実施の形態１によれば、半導体チップＣＨＰ２も樹脂ＭＲで一括封止するため、半導体チップＣＨＰ２と配線基板ＷＢとをワイヤＷ２およびワイヤＷ３で接続しても、半導体チップＣＨＰ１と配線基板ＷＢとを接続しているワイヤＷ１と同時にワイヤＷ２およびワイヤＷ３も樹脂ＭＲで保護することができるのである。つまり、本実施の形態１では、半導体チップＣＨＰ１と半導体チップＣＨＰ２とを一括して樹脂ＭＲで封止するので、半導体チップＣＨＰ２と配線基板ＷＢとの接続をバンプ電極で行なおうが、ワイヤで行なおうが樹脂ＭＲの封止は一回で完了する。したがって、本実施の形態１では、半田ボールを使用せず、ワイヤＷ２、Ｗ３で半導体チップＣＨＰ２を配線基板ＷＢに接続することにより、製造コストの削減を図ることができる。
＜本実施の形態１における流量センサの製造方法＞
本実施の形態１における流量センサＦＳ１は上記のように構成されており、以下に、その製造方法について、図６〜図１０を参照しながら説明する。図６〜図１０は、図５（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面における製造工程を示している。
まず、図６に示すように、例えば、ガラスエポキシ樹脂からなる配線基板ＷＢを用意する。この配線基板ＷＢの主面（表面、上面）上には溝が形成されており、溝も底部に開口部ＯＰ１が形成されている。一方、配線基板ＷＢの主面には、配線ＷＬ２および配線ＷＬ３も形成されている。
続いて、図７に示すように、配線基板ＷＢ上に半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２を搭載する。具体的には、配線基板ＷＢに形成された溝の内部に半導体チップＣＨＰ１を接着材ＡＤＨ１で接続する。このとき、半導体チップＣＨＰ１に形成されているダイヤフラムＤＦが配線基板ＷＢに形成されている開口部ＯＰ１と連通するように、半導体チップＣＨＰ１が配線基板ＷＢ上に搭載される。なお、半導体チップＣＨＰ１には、通常の半導体製造プロセスによって流量検出部ＦＤＵ、配線（図示せず）およびパッドＰＤ１が形成される。そして、例えば、異方性エッチングにより、半導体チップＣＨＰ１の表面に形成された流量検出部ＦＤＵと相対する裏面の位置にダイヤフラムＤＦが形成されている。また、配線基板ＷＢ上には、接着材ＡＤＨ２によって半導体チップＣＨＰ２も搭載されている。この半導体チップＣＨＰ２には、予め、通常の半導体製造プロセスによって、ＭＩＳＦＥＴなどの半導体素子（図示せず）や配線（図示せず）、パッドＰＤ２、パッドＰＤ３が形成されている。
次に、図８に示すように、半導体チップＣＨＰ１に形成されているパッドＰＤ１と、配線基板ＷＢに形成されている配線ＷＬ２とをワイヤＷ１で接続する（ワイヤボンディング）。同様に、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ２を配線ＷＬ２とワイヤＷ２で接続し、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３を配線ＷＬ３とワイヤＷ３で接続する。ワイヤＷ１〜Ｗ３は、例えば、金線から形成される。
その後、図９に示すように、流量検出部ＦＤＵおよびその近傍を除く半導体チップＣＨＰ１の表面、ワイヤＷ１、配線ＷＬ２、ワイヤＷ２、半導体チップＣＨＰ２の主面全面、ワイヤＷ３および配線ＷＬ３を樹脂ＭＲで封止する（モールド工程）。具体的には、図９に示すように、半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２を搭載した配線基板ＷＢを上金型ＵＭと下金型ＢＭで第１空間を介して挟み込む。その後、加熱下において、この第１空間に樹脂ＭＲを流し込むことにより、流量検出部ＦＤＵおよびその近傍を除く半導体チップＣＨＰ１の表面、ワイヤＷ１、配線ＷＬ２、ワイヤＷ２、半導体チップＣＨＰ２の主面全面、ワイヤＷ３および配線ＷＬ３を樹脂ＭＲで封止する。このとき、図９に示すように、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、接着材ＡＤＨ１によって、上述した第１空間と隔離されているので、第１空間を樹脂ＭＲで充填する際にも、ダイヤフラムＤＦの内部空間へ樹脂ＭＲが侵入することを防止できる。
さらに、本実施の形態１では、流量検出部ＦＤＵが形成されている半導体チップＣＨＰ１を金型で固定した状態で行なうことができるので、半導体チップＣＨＰ１の位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２を樹脂ＭＲで封止することができる。このことは、本実施の形態１における流量センサの製造方法によれば、各流量センサの位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２の全領域を樹脂ＭＲで封止できることを意味し、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵの位置のバラツキを抑制できることを意味する。この結果、本実施の形態１によれば、気体の流量を検出する流量検出部ＦＤＵの位置が各流量センサで一致させることができるため、各流量センサにおいて気体流量を検出する性能バラツキを抑制できる顕著な効果を得ることができる。
ここで、本実施の形態１における流量センサの製造方法の特徴は、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵを第１空間とは隔離された第２空間ＳＰ２で囲まれるように、下金型ＢＭと上金型ＵＭで、半導体チップＣＨＰ１を搭載した配線基板ＷＢを挟み込むことにある。これにより、本実施の形態１によれば、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵおよびその近傍領域を露出させつつ、それ以外の半導体チップＣＨＰ１の表面領域を封止することができる。
さらに、本実施の形態１における流量センサの製造方法の特徴は、半導体チップＣＨＰ１を搭載した配線基板ＷＢを、上金型ＵＭと下金型ＢＭで挟み込む際、半導体チップＣＨＰ１を搭載した配線基板ＷＢと上金型ＵＭとの間に弾性体フィルムＬＡＦを介在させる点にある。例えば、個々の半導体チップＣＨＰ１の厚さには寸法バラツキが存在するため、半導体チップＣＨＰ１の厚さが平均的な厚さよりも薄い場合、半導体チップＣＨＰ１を搭載した配線基板ＷＢを上金型ＵＭと下金型ＢＭで挟み込む際、隙間が生じ、この隙間から半導体チップＣＨＰ１上に樹脂ＭＲがもれ出てしまう。一方、半導体チップＣＨＰ１の厚さが平均的な厚さよりも厚い場合、半導体チップＣＨＰ１を搭載した配線基板ＷＢを上金型ＵＭと下金型ＢＭで挟み込む際、半導体チップＣＨＰ１に加わる力が大きくなり、半導体チップＣＨＰ１が破断するおそれがある。
そこで、本実施の形態１では、上述した半導体チップＣＨＰ１の厚さバラツキに起因した半導体チップＣＨＰ１上への樹脂漏れ、あるいは、半導体チップＣＨＰ１の破断を防止するため、半導体チップＣＨＰ１を搭載した配線基板ＷＢと上金型ＵＭとの間に弾性体フィルムＬＡＦを介在させる工夫を施している。これにより、例えば、半導体チップＣＨＰ１の厚さが平均的な厚さよりも薄い場合、半導体チップＣＨＰ１を搭載した配線基板ＷＢを上金型ＵＭと下金型ＢＭで挟み込む際、隙間が生じるが、この隙間を弾性体フィルムＬＡＦで充填できるため、半導体チップＣＨＰ１上への樹脂漏れを防止できる。一方、半導体チップＣＨＰ１の厚さが平均的な厚さよりも厚い場合、半導体チップＣＨＰ１を搭載した配線基板ＷＢを上金型ＵＭと下金型ＢＭで挟み込む際、弾性体フィルムＬＡＦは柔らかいため、半導体チップＣＨＰ１の厚さを吸収するように弾性体フィルムＬＡＦの厚さ方向の寸法が変化する。これにより、半導体チップＣＨＰ１の厚さが平均的な厚さよりも厚くても、必要以上に半導体チップＣＨＰ１へ力が加わることを防止することができ、この結果、半導体チップＣＨＰ１の破断を防止することができる。
なお、上述した弾性体フィルムＬＡＦとしては、例えば、テフロン（登録商標）やフッ素樹脂などの高分子材料を使用することができる。
その後、図１０に示すように、樹脂ＭＲが硬化した段階で、半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２を搭載した配線基板ＷＢを上金型ＵＭと下金型ＢＭから取り外す。これにより、本実施の形態１における流量センサＦＳ１を製造することができる。
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、露出している流量検出部ＦＤＵを挟み、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体の進行方向と並行する方向に長尺形状を有する一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２を樹脂ＭＲ（封止体）と一体的に形成する例について説明した。本実施の形態２では、上述した気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２を設けない流量センサについて説明する。
図１１は、本実施の形態２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１１（ａ）は、本実施の形態２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１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
本実施の形態２における流量センサＦＳ２の実装構成は、気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２を設けない点を除いては、前記実施の形態１における流量センサＦＳ１の実装構成と同様である。したがって、本実施の形態２における流量センサＦＳ２においても、前記実施の形態１で説明した第１特徴点〜第２特徴点、第４特徴点〜第６特徴点を有している。
具体的に、本実施の形態２における流量センサＦＳ２でも、図１１（ａ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵを露出した状態で、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２の全体が樹脂ＭＲで覆われた構造をしている（第１特徴点）。つまり、本実施の形態２では、流量検出部ＦＤＵ以外の半導体チップＣＨＰ１の領域および半導体チップＣＨＰ２の全領域を一括して樹脂ＭＲで封止している。この樹脂ＭＲによる封止は、流量検出部ＦＤＵが形成されている半導体チップＣＨＰ１を金型で固定した状態で行なうことができるので、半導体チップＣＨＰ１の位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２を樹脂ＭＲで封止することができるのである。このことは、本実施の形態２における流量センサＦＳ２によれば、各流量センサＦＳ２の位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２の全領域を樹脂ＭＲで封止できることを意味し、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵの位置のバラツキを抑制できることを意味する。この結果、本実施の形態２によれば、気体の流量を検出する流量検出部ＦＤＵの位置が各流量センサＦＳ２で一致させることができるため、各流量センサＦＳ２において気体流量を検出する性能バラツキを抑制できる顕著な効果を得ることができる。
続いて、本実施の形態２における流量センサＦＳ２でも、図１１（ａ）に示すように、露出している流量検出部ＦＤＵを挟んだ両側における樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなっている（第２特徴点）。つまり、露出している流量検出部ＦＤＵは、周囲を樹脂ＭＲで囲まれ、かつ、流量検出部ＦＤＵを囲む樹脂ＭＲの高さが流量検出部ＦＤＵの高さよりも高くなっている。このような本実施の形態２における第２特徴点によれば、部品の取り付け組み立て時などに部品が露出している流量検出部ＦＤＵにぶつかることを防止できるので、流量検出部ＦＤＵを形成した半導体チップＣＨＰ１の破損を防止できる。すなわち、露出している流量検出部ＦＤＵの高さよりも流量検出部ＦＤＵを挟んでいる樹脂ＭＲの高さが高くなっている。このため、部品が接触する際、まず、高さの高い樹脂ＭＲに接触するので、高さの低い流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の露出面（ＸＹ面）が部品に接触して、半導体チップＣＨＰ１が破損することを防止できる。
さらに、本実施の形態２における流量センサＦＳ２でも、図１１（ａ）に示すように、樹脂ＭＲ（封止体）から露出している流量検出部ＦＤＵと樹脂ＭＲ（封止体）との境界領域がテーパ形状をしており、境界領域のうち、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体の進行方向（矢印方向、Ｙ方向）と直交する境界領域のテーパ形状は、気体の進行方向と並行する境界領域のテーパ形状よりも急峻である（第４特徴点）。すなわち、流量検出部ＦＤＵの気体の流れと直交する方向（Ｘ方向）のテーパ形状ＴＰ２の角度は、流量検出部ＦＤＵの気体の流れる方向（Ｙ方向）のテーパ形状ＴＰ１の角度よりも急峻である。このように本実施の形態２では、気体の流れる方向（Ｙ方向）において、テーパ形状ＴＰ１の角度を小さくすることにより、Ｙ方向に流れる気体の流路の寸法変化を少なくすることができる。これにより、樹脂ＭＲから気体の剥離を防止できるので、気体の逆流や乱流による流量測定のずれを抑制することができる。一方、気体の流れる方向と直交する方向（Ｘ方向）において、テーパ形状ＴＰ２の角度を大きくすることにより、気体流路の壁を形成することができ、Ｘ方向への気体流動を抑制することができる。
また、本実施の形態２でも、樹脂ＭＲがダイヤフラムＤＦの内部空間へ侵入することを防止するために、例えば、半導体チップＣＨＰ１の裏面に形成されているダイヤフラムＤＦを囲むように接着材ＡＤＨ１を塗布する構成を取ることを前提として、この構成による不都合を回避するために、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の裏面に形成されたダイヤフラムＤＦの下方にある溝の底部に開口部ＯＰ１を形成している（第５特徴点）。これにより、本実施の形態２による流量センサＦＳ２によれば、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、配線基板ＷＢの溝の底部に形成された開口部ＯＰ１を介して流量センサＦＳ２の外部空間と連通することになる。この結果、ダイヤフラムＤＦの内部空間の圧力と、流量センサＦＳ２の外部空間の圧力とを等しくすることができ、ダイヤフラムＤＦ上に応力が加わることを抑制できる。
本実施の形態２における流量センサＦＳ２でも、半導体チップＣＨＰ１と配線基板ＷＢだけでなく、半導体チップＣＨＰ２と配線基板ＷＢもワイヤＷ２、Ｗ３で接続している（第６特徴点）。これにより、本実施の形態２では、半田ボールを使用しないため、製造コストの削減を図ることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態３では、上述した従来技術の流量センサＦＳＰに存在する性能バラツキに基づく流量センサのＦＳＰの性能劣化という問題点を解決するために、流量センサの実装構成に工夫を施している。以下に、この工夫を施した本実施の形態３における流量センサの実装構成について、図面を参照しながら説明する。
前記実施の形態１および前記実施の形態２では、配線基板ＷＢ上に半導体チップＣＨＰ１と半導体チップＣＨＰ２を搭載する例について説明したが、本実施の形態３では、配線基板ＷＢの代わりにリードフレームを使用する例について説明する。
図１２は、本実施の形態３における流量センサＦＳ３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１２（ａ）は、本実施の形態３における流量センサＦＳ３の実装構成を示す平面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図１２（ｃ）は半導体チップＣＨＰ１の裏面を示す平面図である。
まず、図１２（ａ）に示すように、本実施の形態３における流量センサＦＳ３は、例えば、銅材からなるリードフレームＬＦを有している。このリードフレームＬＦは、外枠体を構成するダムバーＤＭで囲まれた内部にチップ搭載部ＴＡＢ１とチップ搭載部ＴＡＢ２を有している。そして、チップ搭載部ＴＡＢ１上に半導体チップＣＨＰ１が搭載され、チップ搭載部ＴＡＢ２上に半導体チップＣＨＰ２が搭載されている。
半導体チップＣＨＰ１は、矩形形状をしており、ほぼ中央部に流量検出部ＦＤＵが形成されている。そして、流量検出部ＦＤＵと接続する配線ＷＬ１が半導体チップＣＨＰ１上に形成されており、この配線ＷＬ１は、半導体チップＣＨＰ１の一辺に沿って形成された複数のパッドＰＤ１と接続されている。すなわち、流量検出部ＦＤＵと複数のパッドＰＤ１とは配線ＷＬ１で接続されていることになる。これらのパッドＰＤ１は、リードフレームＬＦに形成されているリードＬＤ１と、例えば、金線からなるワイヤＷ１を介して接続されている。リードフレームＬＦに形成されているリードＬＤ１は、さらに、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ２と、例えば、金線からなるワイヤＷ２を介して接続されている。なお、半導体チップＣＨＰ１の最外表面（素子形成面）には、接着する樹脂との応力緩衝機能、表面保護機能、あるいは、絶縁保護機能などを目的としてポリイミド膜が形成されていても良いものとする。
半導体チップＣＨＰ２には、ＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）などの半導体素子や配線からなる集積回路が形成されている。具体的には、図１に示すＣＰＵ１、入力回路２、出力回路３、あるいは、メモリ４などを構成する集積回路が形成されている。これらの集積回路は、外部接続端子として機能するパッドＰＤ２やパッドＰＤ３と接続されている。そして、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３は、リードフレームＬＦに形成されているリードＬＤ２と、例えば、金線からなるワイヤＷ３を介して接続されている。このようにして、流量検出部ＦＤＵが形成されている半導体チップＣＨＰ１と、制御回路が形成されている半導体チップＣＨＰ２は、リードフレームＬＦに形成されているリードＬＤ１を介して接続されていることがわかる。
続いて、図１２（ｂ）に示すように、リードフレームＬＦにはチップ搭載部ＴＡＢ１が形成されており、このチップ搭載部ＴＡＢ１上に半導体チップＣＨＰ１が搭載されている。この半導体チップＣＨＰ１は、接着材ＡＤＨ１によってチップ搭載部ＴＡＢ１と接着している。半導体チップＣＨＰ１の裏面には、ダイヤフラムＤＦ（薄板部）が形成されており、ダイヤフラムＤＦと相対する半導体チップＣＨＰ１の表面には、流量検出部ＦＤＵが形成されている。一方、ダイヤフラムＤＦの下方に存在するチップ搭載部ＴＡＢ１の底部には開口部ＯＰ１が形成されている。
さらに、図１２（ｂ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の表面（上面）には、流量検出部ＦＤＵの他に、流量検出部ＦＤＵと接続されたパッドＰＤ１が形成されており、このパッドＰＤ１は、リードフレームＬＦに形成されたリードＬＤ１とワイヤＷ１を介して接続されている。そして、リードフレームＬＦには、半導体チップＣＨＰ１の他に半導体チップＣＨＰ２も搭載されており、半導体チップＣＨＰ２は、接着材ＡＤＨ２によってチップ搭載部ＴＡＢ２に接着している。さらに、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ２と、リードフレームＬＦに形成されているリードＬＤ１がワイヤＷ２を介して接続されている。また、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３と、リードフレームＬＦに形成されているリードＬＤ２は、ワイヤＷ３を介して電気的に接続されている。
半導体チップＣＨＰ１とチップ搭載部ＴＡＢ１とを接着している接着材ＡＤＨ１や、半導体チップＣＨＰ２とチップ搭載部ＴＡＢ２とを接着している接着材ＡＤＨ２は、例えば、エポキシ樹脂やポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂などの熱可塑性樹脂を使用することができる。
例えば、半導体チップＣＨＰ１とチップ搭載部ＴＡＢ１の接着は、図１２（ｃ）に示すように接着材ＡＤＨ１を塗布することにより行うことができる。図１２（ｃ）は、半導体チップＣＨＰ１の裏面を示す平面図である。図１２（ｃ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の裏面には、ダイヤフラムＤＦが形成されており、このダイヤフラムＤＦを囲むように接着材ＡＤＨ１が塗布されている。なお、図１２（ｃ）では、ダイヤフラムＤＦを四角形形状に囲むように接着材ＡＤＨ１を塗布する例を示しているが、これに限らず、例えば、ダイヤフラムＤＦを楕円形状などの任意の形状で囲むように接着材ＡＤＨ１を塗布してもよい。
本実施の形態３における流量センサＦＳ３において、樹脂で封止する前の流量センサＦＳ３の実装構成は上記のように構成されており、以下に、樹脂で封止した後の流量センサＦＳ３の実装構成について説明する。
図１３は、本実施の形態３における流量センサＦＳ３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１３（ａ）は、本実施の形態３における流量センサＦＳ３の実装構成を示す平面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図１３（ｃ）は図１３（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
本実施の形態３における流量センサＦＳ３でも、図１３（ａ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵを露出した状態で、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２の全体が樹脂ＭＲで覆われた構造をしている（第１特徴点）。つまり、本実施の形態３では、流量検出部ＦＤＵ以外の半導体チップＣＨＰ１の領域および半導体チップＣＨＰ２の全領域を一括して樹脂ＭＲで封止している。この樹脂ＭＲによる封止は、流量検出部ＦＤＵが形成されている半導体チップＣＨＰ１を金型で固定した状態で行なうことができるので、半導体チップＣＨＰ１の位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２を樹脂ＭＲで封止することができるのである。このことは、本実施の形態３における流量センサＦＳ３によれば、各流量センサＦＳ３の位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２の全領域を樹脂ＭＲで封止できることを意味し、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵの位置のバラツキを抑制できることを意味する。この結果、本実施の形態３によれば、気体の流量を検出する流量検出部ＦＤＵの位置が各流量センサＦＳ３で一致させることができるため、各流量センサＦＳ３において気体流量を検出する性能バラツキを抑制できる顕著な効果を得ることができる。
続いて、本実施の形態３における流量センサＦＳ３でも、図１３（ａ）に示すように、露出している流量検出部ＦＤＵを挟んだ両側における樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなっている（第２特徴点）。つまり、露出している流量検出部ＦＤＵは、周囲を樹脂ＭＲで囲まれ、かつ、流量検出部ＦＤＵを囲む樹脂ＭＲの高さが流量検出部ＦＤＵの高さよりも高くなっている。このような本実施の形態３における第２特徴点によれば、部品の取り付け組み立て時などに部品が露出している流量検出部ＦＤＵにぶつかることを防止できるので、流量検出部ＦＤＵを形成した半導体チップＣＨＰ１の破損を防止できる。すなわち、露出している流量検出部ＦＤＵの高さよりも流量検出部ＦＤＵを挟んでいる樹脂ＭＲの高さが高くなっている。このため、部品が接触する際、まず、高さの高い樹脂ＭＲに接触するので、高さの低い流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の露出面（ＸＹ面）が部品に接触して、半導体チップＣＨＰ１が破損することを防止できる。
特に、空気の流れと並行方向の断面（図１３（ｃ））において、樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなっていることを特徴とする（第２Ａ特徴点）。これにより、流量検出部ＦＤＵの上方を流れる空気の流れを安定化することができ、これによって、流量検出部ＦＤＵにおける流量検出精度を向上させることができる。具体的な第２Ａ特徴点の詳細については、後述する実施の形態１２で詳細に説明する。
さらに、上述した従来構造の流量センサのセンサごとの性能バラツキを抑制するため、特開２００９−３６６３９号公報（特許文献４）に開示があるように、樹脂で半導体チップを封止すると同時に空気の通路構造を形成することが考えられる。
しかし、流量検出部は露出させる必要があり、この流量検出部近傍の部分露出構造は、半導体チップの表面を全て樹脂で封止する通常のパッケージ構造とは異なり、半導体チップと樹脂との接触面積が小さくなるので、半導体チップと樹脂との界面に剥離を生じ、割れが発生したり、空気の流れが乱される問題が生じるおそれがある。
この点に関して、特開２００９−３６６３９号公報（特許文献４）には、空気流れの並行方向における断面において、半導体チップと樹脂との界面での接着性を向上する構造について言及されていない。このため、半導体チップと樹脂との界面の構造によっては、流量検出部近傍の空気の流れが乱される問題が生じたり、半導体チップと樹脂の界面剥離を生じる問題が発生する可能性がある。つまり、特開２００９−３６６３９号公報（特許文献４）では、空気の流れ方向（Ｙ方向）の任意断面において、気温の変化などによるヒートサイクルで、半導体チップと樹脂との界面が剥離すると、剥離部分からクラックが成長して大きな割れが発生する問題や、剥離部分で空気の流れが乱れた後、流れが乱れた空気が流量検出部へ流れるので、正確な空気流量の測定が困難になる問題が生じるおそれがある。
そこで、本実施の形態３では、例えば、図１３（ｃ）に示すように、空気の流れと並行方向（Ｙ方向）の断面において、半導体チップＣＨＰ１の上部を部分的に樹脂ＭＲが覆う形状をしている（第２Ｂ特徴点）。このことから、空気の流れと並行方向の断面において、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲの接触面積が増えるため、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲとの界面の剥離を防止することができる。この結果、本実施の形態３によれば、剥離部分からクラックが成長して大きな割れが発生する問題を回避することができるとともに、流量検出部ＦＤＵの上方での空気の乱れを抑制することができるので、流量検出部ＦＤＵでの正確な空気流量の測定精度を向上させることができる。
ここで、図１３（ｂ）および図１３（ｃ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の最外表面（素子形成面）には、樹脂ＭＲとの接着強度が高いポリイミド膜ＰＩＱを形成していてもよい。この場合、半導体チップＣＨＰ１の最外表面に、樹脂ＭＲとの接着強度が高いポリイミド膜ＰＩＱを形成することによって、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲとの接着強度をさらに向上することが可能となる。なお、ポリイミド膜ＰＩＱは、例えば、半導体チップＣＨＰ１への塗布によって形成し、必要に応じてフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を施すことによりパターニングすることができる。また、本発明では、ポリイミド膜ＰＩＱの膜厚は、約1〜１２０μmを想定しているが、この膜厚にに限定されるものではなく、半導体チップＣＨＰ１の表面領域のうち、樹脂ＭＲで覆われる領域にポリイミド膜ＰＩＱが形成されていれば良いものとする。なお、以降の図では、ポリイミド膜ＰＩＱは図示されていないが、必要に応じて、ポリイミド膜ＰＩＱが形成されていてもよいものとする。
次に、本実施の形態３における流量センサＦＳ３でも、図１３（ａ）に示すように、露出している流量検出部ＦＤＵを挟み、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体の進行方向（矢印方向、Ｙ方向）と並行する方向に長尺形状を有する一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２が樹脂ＭＲ（封止体）と一体的に形成されている（第３特徴点）。これにより、まず、一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２が流量検出部ＦＤＵの上部を流れる気体の両側の通路を形成している。そして、一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２は、樹脂ＭＲと一体的に寸法精度の高い金型による挟み込みで高精度に形成されている。このことから、本実施の形態３における流量センサＦＳ３によれば、一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２の寸法精度によって気体の流れが乱されることもなく正確に気体の流量を測定することができる。さらに、本実施の形態３では、上述したように、一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２が流量検出部ＦＤＵの上部を流れる気体の両側の通路を形成している。このため、気体の流路寸法を絞った状態で流量検出部ＦＤＵの上部に気体を流すことができる。この結果、本実施の形態３における流量センサＦＳ３によれば、特に、流れる気体の流量が少ない場合でも、気体流量の検出感度の低下を抑制することができる。
また、本実施の形態３における流量センサＦＳ３でも、図１３（ａ）に示すように、樹脂ＭＲ（封止体）から露出している流量検出部ＦＤＵと樹脂ＭＲ（封止体）との境界領域がテーパ形状をしており、境界領域のうち、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体の進行方向（矢印方向、Ｙ方向）と直交する境界領域のテーパ形状は、気体の進行方向と並行する境界領域のテーパ形状よりも急峻である（第４特徴点）。すなわち、流量検出部ＦＤＵの気体の流れと直交する方向（Ｘ方向）のテーパ形状ＴＰ２の角度は、流量検出部ＦＤＵの気体の流れる方向（Ｙ方向）のテーパ形状ＴＰ１の角度よりも急峻である。このように本実施の形態３では、気体の流れる方向（Ｙ方向）において、テーパ形状ＴＰ１の角度を小さくすることにより、Ｙ方向に流れる気体の流路の寸法変化を少なくすることができる。これにより、樹脂ＭＲから気体の剥離を防止できるので、気体の逆流や乱流による流量測定のずれを抑制することができる。一方、気体の流れる方向と直交する方向（Ｘ方向）において、テーパ形状ＴＰ２の角度を大きくすることにより、気体流路の壁を形成することができ、Ｘ方向への気体流動を抑制することができる。
続いて、本実施の形態３における流量センサＦＳ３も、第５特徴点と第６特徴点を有しているが、これらの特徴点を説明する前提として、図１３（ｂ）および図１３（ｃ）の構造について説明する。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であり、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。
図１３（ｂ）に示すように、リードフレームＬＦにはチップ搭載部ＴＡＢ１が形成されており、このチップ搭載部ＴＡＢ１上に半導体チップＣＨＰ１が接着材ＡＤＨ１によって接着している。そして、半導体チップＣＨＰ１の裏面にはダイヤフラムＤＦが形成されており、このダイヤフラムＤＦの下方にあるチップ搭載部ＴＡＢ１の底部に開口部ＯＰ１が形成されている。さらに、リードフレームＬＦの裏面は、樹脂ＭＲで覆われているが、リードフレームＬＦの裏面のうち、チップ搭載部ＴＡＢ１の裏面に形成されている樹脂ＭＲには、開口部ＯＰ２が形成されている。このチップ搭載部ＴＡＢ１に形成されている開口部ＯＰ１と、樹脂ＭＲに形成されている開口部ＯＰ２は連通しており、この開口部ＯＰ１および開口部ＯＰ２を介して、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、流量センサＦＳ３の外部空間とつながっている。このとき、開口部ＯＰ１の断面積は、開口部ＯＰ２の断面積よりも小さくなるように構成されている。言い換えれば、開口部ＯＰ１の断面積は、開口部ＯＰ２の断面積よりも大きくなるように構成されている。
一方、ダイヤフラムＤＦと相対する半導体チップＣＨＰ１の表面には流量検出部ＦＤＵが形成されており、さらに、この流量検出部ＦＤＵと接続するパッドＰＤ１が形成されている。このパッドＰＤ１はリードフレームＬＦに形成されたリードＬＤ１とワイヤＷ１を介して接続されており、リードＬＤ１は、チップ搭載部ＴＡＢ２に接着材ＡＤＨ２を介して搭載された半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ２とワイヤＷ２で接続されている。また、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３は、ワイヤＷ３を介してリードフレームＬＦに形成されているリードＬＤ２と接続されている。そして、本実施の形態３における流量センサＦＳ３では、流量検出部ＦＤＵおよびその近傍を露出した状態で、その他の領域（パッドＰＤ１を含む）である半導体チップＣＨＰ１の一部、ワイヤＷ１、リードＬＤ１、ワイヤＷ２、半導体チップＣＨＰ２、ワイヤＷ３およびリードＬＤ２の一部が樹脂ＭＲで一括封止されている。このとき、露出している流量検出部ＦＤＵと樹脂ＭＲの境界領域はテーパ形状ＴＰ２となっており、流量検出部ＦＤＵを挟むように一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２が樹脂ＭＲと一体的に形成されている。
また、図１３（ｃ）に示すように、リードフレームＬＦにはチップ搭載部ＴＡＢ１が形成されており、このチップ搭載部ＴＡＢ１上に半導体チップＣＨＰ１が接着材ＡＤＨ１によって接着している。そして、半導体チップＣＨＰ１の裏面にはダイヤフラムＤＦが形成されており、このダイヤフラムＤＦの下方にあるチップ搭載部ＴＡＢ１の底部に開口部ＯＰ１が形成され、さらに、チップ搭載部ＴＡＢ１の裏面を覆う樹脂ＭＲに開口部ＯＰ２が形成されている。このチップ搭載部ＴＡＢ１に形成されている開口部ＯＰ１と、樹脂ＭＲに形成されている開口部ＯＰ２は連通しており、この開口部ＯＰ１および開口部ＯＰ２を介して、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、流量センサＦＳ３の外部空間とつながっている。このとき、開口部ＯＰ１の断面積は、開口部ＯＰ２の断面積よりも小さくなるように構成されている。言い換えれば、開口部ＯＰ１の断面積は、開口部ＯＰ２の断面積よりも大きくなるように構成されている。
一方、ダイヤフラムＤＦと相対する半導体チップＣＨＰ１の表面には流量検出部ＦＤＵが形成されており、半導体チップＣＨＰ１の周囲を囲むように樹脂ＭＲが形成されている。このとき、流量検出部ＦＤＵと樹脂ＭＲの境界領域はテーパ形状ＴＰ１となっており、このテーパ形状ＴＰ１の角度は、図１３（ｂ）に示すテーパ形状ＴＰ２の角度よりも緩やかになっている。
ここで、本実施の形態３でも、樹脂ＭＲがダイヤフラムＤＦの内部空間へ侵入することを防止するために、例えば、半導体チップＣＨＰ１の裏面に形成されているダイヤフラムＤＦを囲むように接着材ＡＤＨ１を塗布する構成を取ることを前提としている。そして、この構成による不都合を回避するために、図１３（ｂ）および図１３（ｃ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の裏面に形成されたダイヤフラムＤＦの下方にあるチップ搭載部ＴＡＢ１の底部に開口部ＯＰ１を形成し、さらに、チップ搭載部ＴＡＢ１の裏面を覆う樹脂ＭＲに開口部ＯＰ２を設けている（第５特徴点）。これにより、本実施の形態３による流量センサＦＳ３によれば、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、チップ搭載部ＴＡＢ１の底部に形成された開口部ＯＰ１および樹脂ＭＲに形成された開口部ＯＰ２を介して流量センサＦＳ３の外部空間と連通することになる。この結果、ダイヤフラムＤＦの内部空間の圧力と、流量センサＦＳ３の外部空間の圧力とを等しくすることができ、ダイヤフラムＤＦ上に応力が加わることを抑制できる。
また、本実施の形態３における流量センサＦＳ３でも、半導体チップＣＨＰ１とリードＬＤ１だけでなく、半導体チップＣＨＰ２とリードＬＤ１、ＬＤ２もワイヤＷ２、Ｗ３で接続している（第６特徴点）。これにより、本実施の形態３では、半田ボールを使用しないため、製造コストの削減を図ることができる。
以上のようにして、本実施の形態３における流量センサＦＳ３が実装構成されているが、実際の流量センサＦＳ３では、樹脂ＭＲで封止した後、リードフレームＬＦの外枠体を構成するダムバーＤＭが除去される。図１４は、ダムバーＤＭを除去した後の流量センサＦＳ３の実装構成を示す平面図である。図１４に示すように、ダムバーＤＭを切断することにより、複数の電気信号を複数のリードＬＤ２から独立して取り出すことができることがわかる。
＜本実施の形態３における流量センサの製造方法＞
本実施の形態３における流量センサＦＳ３は上記のように構成されており、以下に、その製造方法について、図１５〜図１９を参照しながら説明する。図１５〜図１９は、図１３（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面における製造工程を示している。
まず、図１５に示すように、例えば、銅材からなるリードフレームＬＦを用意する。このリードフレームＬＦには、チップ搭載部ＴＡＢ１、チップ搭載部ＴＡＢ２、リードＬＤ１およびリードＬＤ２が一体的に形成されており、チップ搭載部ＴＡＢ１の底部に開口部ＯＰ１が形成されている。
続いて、図１６に示すように、チップ搭載部ＴＡＢ１上に半導体チップＣＨＰ１を搭載し、チップ搭載部ＴＡＢ２上に半導体チップＣＨＰ２を搭載する。具体的には、リードフレームＬＦに形成されたチップ搭載部ＴＡＢ１上に半導体チップＣＨＰ１を接着材ＡＤＨ１で接続する。このとき、半導体チップＣＨＰ１に形成されているダイヤフラムＤＦがチップ搭載部ＴＡＢ１の底部に形成されている開口部ＯＰ１と連通するように、半導体チップＣＨＰ１がチップ搭載部ＴＡＢ１上に搭載される。なお、半導体チップＣＨＰ１には、通常の半導体製造プロセスによって流量検出部ＦＤＵ、配線（図示せず）およびパッドＰＤ１が形成される。そして、例えば、異方性エッチングにより、半導体チップＣＨＰ１の表面に形成された流量検出部ＦＤＵと相対する裏面の位置にダイヤフラムＤＦが形成されている。また、リードフレームＬＦに形成されているチップ搭載部ＴＡＢ２上に、接着材ＡＤＨ２によって半導体チップＣＨＰ２も搭載されている。この半導体チップＣＨＰ２には、予め、通常の半導体製造プロセスによって、ＭＩＳＦＥＴなどの半導体素子（図示せず）や配線（図示せず）、パッドＰＤ２、パッドＰＤ３が形成されている。
次に、図１７に示すように、半導体チップＣＨＰ１に形成されているパッドＰＤ１と、リードフレームＬＦに形成されているリードＬＤ１とをワイヤＷ１で接続する（ワイヤボンディング）。同様に、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ２をリードＬＤ１とワイヤＷ２で接続し、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３をリードＬＤ２とワイヤＷ３で接続する。ワイヤＷ１〜Ｗ３は、例えば、金線から形成される。
その後、図１８に示すように、流量検出部ＦＤＵおよびその近傍を除く半導体チップＣＨＰ１の表面、ワイヤＷ１、リードＬＤ１、ワイヤＷ２、半導体チップＣＨＰ２の主面全面、ワイヤＷ３およびリードＬＤ２の一部を樹脂ＭＲで封止する（モールド工程）。具体的には、図１８に示すように、半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２を搭載したリードフレームＬＦを上金型ＵＭと下金型ＢＭで第１空間を介して挟み込む。その後、加熱下において、この第１空間に樹脂ＭＲを流し込むことにより、流量検出部ＦＤＵおよびその近傍を除く半導体チップＣＨＰ１の表面、ワイヤＷ１、リードＬＤ１、ワイヤＷ２、半導体チップＣＨＰ２の主面全面、ワイヤＷ３およびリードＬＤ２の一部を樹脂ＭＲで封止する。このとき、図１８に示すように、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、接着材ＡＤＨ１によって、上述した第１空間と隔離されているので、第１空間を樹脂ＭＲで充填する際にも、ダイヤフラムＤＦの内部空間へ樹脂ＭＲが侵入することを防止できる。
さらに、本実施の形態３では、流量検出部ＦＤＵが形成されている半導体チップＣＨＰ１を金型で固定した状態で行なうことができるので、半導体チップＣＨＰ１の位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２を樹脂ＭＲで封止することができる。このことは、本実施の形態３における流量センサの製造方法によれば、各流量センサの位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２の全領域を樹脂ＭＲで封止できることを意味し、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵの位置のバラツキを抑制できることを意味する。この結果、本実施の形態３によれば、気体の流量を検出する流量検出部ＦＤＵの位置が各流量センサで一致させることができるため、各流量センサにおいて気体流量を検出する性能バラツキを抑制できる顕著な効果を得ることができる。
ここで、本実施の形態３における流量センサの製造方法の特徴は、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵを第１空間とは隔離された第２空間ＳＰ２で囲まれるように、下金型ＢＭと上金型ＵＭで、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦを挟み込むことにある。これにより、本実施の形態３によれば、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵおよびその近傍領域を露出させつつ、それ以外の半導体チップＣＨＰ１の表面領域を封止することができる。
さらに、本実施の形態３における流量センサの製造方法の特徴は、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦを、上金型ＵＭと下金型ＢＭで挟み込む際、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦと上金型ＵＭとの間に弾性体フィルムＬＡＦを介在させる点にある。例えば、個々の半導体チップＣＨＰ１の厚さには寸法バラツキが存在するため、半導体チップＣＨＰ１の厚さが平均的な厚さよりも薄い場合、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦを上金型ＵＭと下金型ＢＭで挟み込む際、隙間が生じ、この隙間から半導体チップＣＨＰ１上に樹脂ＭＲがもれ出てしまう。一方、半導体チップＣＨＰ１の厚さが平均的な厚さよりも厚い場合、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦを上金型ＵＭと下金型ＢＭで挟み込む際、半導体チップＣＨＰ１に加わる力が大きくなり、半導体チップＣＨＰ１が破断するおそれがある。
そこで、本実施の形態３では、上述した半導体チップＣＨＰ１の厚さバラツキに起因した半導体チップＣＨＰ１上への樹脂漏れ、あるいは、半導体チップＣＨＰ１の破断を防止するため、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦと上金型ＵＭとの間に弾性体フィルムＬＡＦを介在させる工夫を施している。これにより、例えば、半導体チップＣＨＰ１の厚さが平均的な厚さよりも薄い場合、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦを上金型ＵＭと下金型ＢＭで挟み込む際、隙間が生じるが、この隙間を弾性体フィルムＬＡＦで充填できるため、半導体チップＣＨＰ１上への樹脂漏れを防止できる。一方、半導体チップＣＨＰ１の厚さが平均的な厚さよりも厚い場合、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦを上金型ＵＭと下金型ＢＭで挟み込む際、弾性体フィルムＬＡＦは柔らかいため、半導体チップＣＨＰ１の厚さを吸収するように弾性体フィルムＬＡＦの厚さ方向の寸法が変化する。これにより、半導体チップＣＨＰ１の厚さが平均的な厚さよりも厚くても、必要以上に半導体チップＣＨＰ１へ力が加わることを防止することができ、この結果、半導体チップＣＨＰ１の破断を防止することができる。
ここで、上述した弾性体フィルムＬＡＦを用いた製造方法でも、弾性体フィルムＬＡＦを介して半導体チップＣＨＰ１を金型によってクランプする場合には、半導体チップＣＨＰ１上の流量検出部ＦＤＵや薄いダイヤフラムＤＦにクランプ加重が加わって破損する問題が生じる可能性がある。
そこで、本実施の形態３では、図１８に示すように、このような流量検出部ＦＤＵや薄いダイヤフラムＤＦの破損を防止するために、半導体チップＣＨＰ１上の流量検出部ＦＤＵの投影面を含む上金型ＵＭに、第２空間ＳＰ２を設置し、上金型ＵＭの第２空間ＳＰ２に弾性体フィルムＬＡＦを吸着させる製造方法を用いている。このように本実施の形態３によれば、金型構造と弾性体フィルムＬＡＦを用いた製造方法によって、半導体チップＣＨＰ１上の流量検出部ＦＤＵと弾性体フィルムＬＡＦとを接触させること無く、金型をクランプできるので、流量検出部ＦＤＵや薄いダイヤフラムＤＦの破損を防止することができる。
なお、上述した弾性体フィルムＬＡＦとしては、例えば、テフロン（登録商標）やフッ素樹脂などの高分子材料を使用することができる。
続いて、本実施の形態３に特有の特徴について説明する。図１８に示すように、本実施の形態３では、リードフレームＬＦの裏面側にも樹脂ＭＲが流れ込む。したがって、チップ搭載部ＴＡＢ１の底部に開口部ＯＰ１が形成されているため、この開口部ＯＰ１からダイヤフラムＤＦの内部空間へ樹脂ＭＲが流れ込むことが懸念される。そこで、本実施の形態３では、リードフレームＬＦを挟み込む下金型ＢＭの形状に工夫を施している。具体的には、図１８に示すように、下金型ＢＭに突起状の入れ駒ＩＰ１を形成し、上金型ＵＭと下金型ＢＭでリードフレームＬＦを挟み込む際、下金型ＢＭに形成されている突起状の入れ駒ＩＰ１がチップ搭載部ＴＡＢ１の底部に形成された開口部ＯＰ１に挿入されるように構成している。これにより、開口部ＯＰ１に入れ駒ＩＰ１が隙間無く挿入されるので、開口部ＯＰ１からダイヤフラムＤＦの内部空間への樹脂ＭＲの侵入を防止することができる。つまり、本実施の形態３では、下金型ＢＭに突起状の入れ駒ＩＰ１を形成し、樹脂封止の際、この入れ駒ＩＰ１をチップ搭載部ＴＡＢ１の底部に形成された開口部ＯＰ１に挿入する点に特徴がある。
さらに、本実施の形態３の特徴は、入れ駒ＩＰ１の形状に工夫を施している点にある。具体的に、本実施の形態３において、入れ駒ＩＰ１は、開口部ＯＰ１に挿入する挿入部と、この挿入部を支持する台座部から構成されており、挿入部の断面積よりも台座部の断面積が大きくなっている。これにより、入れ駒ＩＰ１は、挿入部と台座部の間に段差部が設けられる構造となり、この段差部がチップ搭載部ＴＡＢ１の底面に密着することになる。
このように入れ駒ＩＰ１を構成することにより、以下に示す効果が得られる。例えば、入れ駒ＩＰ１の形状を上述した挿入部だけから構成する場合、挿入部は開口部ＯＰ１に挿入されるため、入れ駒ＩＰ１の挿入部の径は、開口部ＯＰ１の径よりもわずかに小さくなっている。したがって、入れ駒ＩＰ１を挿入部だけから構成する場合、入れ駒ＩＰ１の挿入部を開口部ＯＰ１に挿入した場合であっても、挿入した挿入部と開口部ＯＰ１の間にわずかな隙間が存在すると考えられる。この場合、隙間から樹脂ＭＲがダイヤフラムＤＦの内部空間へ侵入するおそれがある。
そこで、本実施の形態３において、入れ駒ＩＰ１を挿入部よりも断面積の大きな台座部上に挿入部を形成する構成をとっている。この場合、図１８に示すように、開口部ＯＰ１の内部に入れ駒ＩＰ１の挿入部が挿入されるとともに、入れ駒ＩＰ１の台座部がチップ搭載部ＴＡＢ１の底面に密着するようになる。この結果、入れ駒ＩＰ１の挿入部と開口部ＯＰ１の間にわずかな隙間が生じても、台座部がチップ搭載部ＴＡＢ１の裏面にしっかり押し付けられているので、樹脂ＭＲが開口部ＯＰ１内へ侵入することを防止できるのである。つまり、本実施の形態３では、入れ駒ＩＰ１を挿入部よりも断面積の大きな台座部上に挿入部を設けるように構成しているので、台座部によって、樹脂ＭＲが開口部ＯＰ１にまで達することはないという点と、台座部と挿入部との間に形成される段差部がチップ搭載部ＴＡＢ１に押し付けられるという点との組み合わせにより、樹脂ＭＲが開口部ＯＰ１を介してダイヤフラムＤＦの内部空間へ侵入することを効果的に防止することができるのである。
その後、図１９に示すように、樹脂ＭＲが硬化した段階で、半導体チップＣＨＰ１および半導体チップＣＨＰ２を搭載したリードフレームＬＦを上金型ＵＭと下金型ＢＭから取り外す。これにより、本実施の形態３における流量センサＦＳ３を製造することができる。このとき製造される流量センサＦＳ３においては、樹脂封止工程で入れ駒ＩＰ１を形成した下金型ＢＭを使用する結果、図１９に示すように、チップ搭載部ＴＡＢ１の底面に開口部ＯＰ１が形成され、この開口部ＯＰ１と連通する開口部ＯＰ２が樹脂ＭＲに形成される。この開口部ＯＰ２は、入れ駒ＩＰ１に台座部を形成した結果として生じるものであり、この開口部ＯＰ２の断面積は、開口部ＯＰ１の断面積よりも大きくなっている。これにより、本実施の形態３による流量センサＦＳ３によれば、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、チップ搭載部ＴＡＢ１の底部に形成された開口部ＯＰ１および樹脂ＭＲに形成された開口部ＯＰ２を介して流量センサＦＳ３の外部空間と連通することになる。この結果、ダイヤフラムＤＦの内部空間の圧力と、流量センサＦＳ３の外部空間の圧力とを等しくすることができ、ダイヤフラムＤＦ上に応力が加わることを抑制できる。
（実施の形態４）
前記実施の形態３では、露出している流量検出部ＦＤＵを挟み、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体の進行方向と並行する方向に長尺形状を有する一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２を樹脂ＭＲ（封止体）と一体的に形成する例について説明した。本実施の形態４では、上述した気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２を設けない流量センサについて説明する。
図２０は、本実施の形態４における流量センサＦＳ４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２０（ａ）は、本実施の形態４における流量センサＦＳ４の実装構成を示す平面図である。図２０（ｂ）は、図２０（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図２０（ｃ）は図２０（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
本実施の形態４における流量センサＦＳ４の実装構成は、気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２を設けない点を除いては、前記実施の形態３における流量センサＦＳ３の実装構成と同様である。したがって、本実施の形態４における流量センサＦＳ４においても、前記実施の形態３で説明した第１特徴点〜第２特徴点、第４特徴点〜第６特徴点を有している。
なお、半導体チップＣＨＰ１の最外表面（素子形成面）には、接着する樹脂との応力緩衝機能、表面保護機能、あるいは、絶縁保護機能などを目的としてポリイミド膜が形成されていても良いものとする。
具体的に、本実施の形態４における流量センサＦＳ４でも、図２０（ａ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵを露出した状態で、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２の全体が樹脂ＭＲで覆われた構造をしている（第１特徴点）。つまり、本実施の形態４では、流量検出部ＦＤＵ以外の半導体チップＣＨＰ１の領域および半導体チップＣＨＰ２の全領域を一括して樹脂ＭＲで封止している。この樹脂ＭＲによる封止は、流量検出部ＦＤＵが形成されている半導体チップＣＨＰ１を金型で固定した状態で行なうことができるので、半導体チップＣＨＰ１の位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２を樹脂ＭＲで封止することができるのである。このことは、本実施の形態４における流量センサＦＳ４によれば、各流量センサＦＳ４の位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２の全領域を樹脂ＭＲで封止できることを意味し、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵの位置のバラツキを抑制できることを意味する。この結果、本実施の形態４によれば、気体の流量を検出する流量検出部ＦＤＵの位置が各流量センサＦＳ４で一致させることができるため、各流量センサＦＳ４において気体流量を検出する性能バラツキを抑制できる顕著な効果を得ることができる。
続いて、本実施の形態４における流量センサＦＳ４でも、図２０（ａ）に示すように、露出している流量検出部ＦＤＵを挟んだ両側における樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなっている（第２特徴点）。つまり、露出している流量検出部ＦＤＵは、周囲を樹脂ＭＲで囲まれ、かつ、流量検出部ＦＤＵを囲む樹脂ＭＲの高さが流量検出部ＦＤＵの高さよりも高くなっている。このような本実施の形態４における第２特徴点によれば、部品の取り付け組み立て時などに部品が露出している流量検出部ＦＤＵにぶつかることを防止できるので、流量検出部ＦＤＵを形成した半導体チップＣＨＰ１の破損を防止できる。すなわち、露出している流量検出部ＦＤＵの高さよりも流量検出部ＦＤＵを挟んでいる樹脂ＭＲの高さが高くなっている。このため、部品が接触する際、まず、高さの高い樹脂ＭＲに接触するので、高さの低い流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の露出面（ＸＹ面）が部品に接触して、半導体チップＣＨＰ１が破損することを防止できる。
特に、空気の流れと並行方向の断面（図２０（ｃ））において、樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなっていることを特徴とする（第２Ａ特徴点）。これにより、流量検出部ＦＤＵの上方を流れる空気の流れを安定化することができ、これによって、流量検出部ＦＤＵにおける流量検出精度を向上させることができる。具体的な第２Ａ特徴点の詳細については、後述する実施の形態１２で詳細に説明する。
さらに、空気の流れ方向（Ｙ方向）の任意断面において、気温の変化などによるヒートサイクルで、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲとの界面が剥離すると、剥離部分からクラックが成長して大きな割れが発生する問題や、剥離部分で空気の流れが乱れた後、流れが乱れた空気が流量検出部ＦＤＵへ流れるので、正確な空気流量の測定が困難になる問題が生じる。そこで、本実施の形態４では、例えば、図２０（ｃ）に示すように、空気の流れと並行方向（Ｙ方向）の断面において、半導体チップＣＨＰ１の上部を部分的に樹脂ＭＲが覆う形状をしている（第２Ｂ特徴点）。このことから、空気の流れと並行方向の断面において、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲの接触面積が増えるため、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲとの界面の剥離を防止することができる。この結果、本実施の形態４によれば、剥離部分からクラックが成長して大きな割れが発生する問題を回避することができるとともに、流量検出部ＦＤＵの上方での空気の乱れを抑制することができるので、流量検出部ＦＤＵでの正確な空気流量の測定精度を向上させることができる。
また、本実施の形態４における流量センサＦＳ４でも、図２０（ａ）に示すように、樹脂ＭＲ（封止体）から露出している流量検出部ＦＤＵと樹脂ＭＲ（封止体）との境界領域がテーパ形状をしており、境界領域のうち、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体の進行方向（矢印方向、Ｙ方向）と直交する境界領域のテーパ形状は、気体の進行方向と並行する境界領域のテーパ形状よりも急峻である（第４特徴点）。すなわち、流量検出部ＦＤＵの気体の流れと直交する方向（Ｘ方向）のテーパ形状ＴＰ２の角度は、流量検出部ＦＤＵの気体の流れる方向（Ｙ方向）のテーパ形状ＴＰ１の角度よりも急峻である。このように本実施の形態４では、気体の流れる方向（Ｙ方向）において、テーパ形状ＴＰ１の角度を小さくすることにより、Ｙ方向に流れる気体の流路の寸法変化を少なくすることができる。これにより、樹脂ＭＲから気体の剥離を防止できるので、気体の逆流や乱流による流量測定のずれを抑制することができる。一方、気体の流れる方向と直交する方向（Ｘ方向）において、テーパ形状ＴＰ２の角度を大きくすることにより、気体流路の壁を形成することができ、Ｘ方向への気体流動を抑制することができる。
さらに、本実施の形態４でも、樹脂ＭＲがダイヤフラムＤＦの内部空間へ侵入することを防止するために、例えば、半導体チップＣＨＰ１の裏面に形成されているダイヤフラムＤＦを囲むように接着材ＡＤＨ１を塗布する構成を取ることを前提としている。そして、この構成による不都合を回避するために、図２０（ｂ）および図２０（ｃ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の裏面に形成されたダイヤフラムＤＦの下方にあるチップ搭載部ＴＡＢ１の底部に開口部ＯＰ１を形成し、さらに、チップ搭載部ＴＡＢ１の裏面を覆う樹脂ＭＲに開口部ＯＰ２を設けている（第５特徴点）。これにより、本実施の形態４による流量センサＦＳ４によれば、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、チップ搭載部ＴＡＢ１の底部に形成された開口部ＯＰ１および樹脂ＭＲに形成された開口部ＯＰ２を介して流量センサＦＳ４の外部空間と連通することになる。この結果、ダイヤフラムＤＦの内部空間の圧力と、流量センサＦＳ４の外部空間の圧力とを等しくすることができ、ダイヤフラムＤＦ上に応力が加わることを抑制できる。
また、本実施の形態４における流量センサＦＳ４でも、半導体チップＣＨＰ１とリードＬＤ１だけでなく、半導体チップＣＨＰ２とリードＬＤ１、ＬＤ２もワイヤＷ２、Ｗ３で接続している（第６特徴点）。これにより、本実施の形態４では、半田ボールを使用しないため、製造コストの削減を図ることができる。
以上のようにして、本実施の形態４における流量センサＦＳ４が実装構成されているが、実際の流量センサＦＳ４では、樹脂ＭＲで封止した後、リードフレームＬＦの外枠体を構成するダムバーＤＭが除去される。図２１は、ダムバーＤＭを除去した後の流量センサＦＳ４の実装構成を示す平面図である。図２１に示すように、ダムバーＤＭを切断することにより、複数の電気信号を複数のリードＬＤ２から独立して取り出すことができることがわかる。
（実施の形態５）
前記実施の形態１〜４における流量センサＦＳ１〜ＦＳ４では、流量検出部ＦＤＵを形成した半導体チップＣＨＰ１と、制御回路を形成した半導体チップＣＨＰ２を含むように構成していたが、本実施の形態５では、流量検出部と制御回路とを1つの半導体チップに形成した流量センサについて説明する。
図２２は、本実施の形態５における流量センサＦＳ５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２２（ａ）は、本実施の形態５における流量センサＦＳ５の実装構成を示す平面図である。図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図２２（ｃ）は、図２２（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。また、図２２（ｄ）は半導体チップＣＨＰ１の裏面を示す平面図である。
まず、図２２（ａ）に示すように、本実施の形態５における流量センサＦＳ５は、例えば、銅材からなるリードフレームＬＦを有している。このリードフレームＬＦは、外枠体を構成するダムバーＤＭで囲まれた内部にチップ搭載部ＴＡＢ１を有している。そして、チップ搭載部ＴＡＢ１上に半導体チップＣＨＰ１が搭載されている。
半導体チップＣＨＰ１は、長方形形状をしており、ほぼ中央部に流量検出部ＦＤＵが形成されている。そして、流量検出部ＦＤＵと接続する配線ＷＬ１Ａが半導体チップＣＨＰ１上に形成されており、この配線ＷＬ１Ａは、半導体チップＣＨＰ１に形成された制御部ＣＵと接続されている。この制御部ＣＵには、ＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）などの半導体素子や配線からなる集積回路が形成されている。具体的には、図１に示すＣＰＵ１、入力回路２、出力回路３、あるいは、メモリ４などを構成する集積回路が形成されている。そして、制御部ＣＵは、半導体チップＣＨＰ１の長辺に沿って形成された複数のパッドＰＤ１やパッドＰＤ２と配線ＷＬ１Ｂで接続されている。すなわち、流量検出部ＦＤＵと制御部ＣＵとは配線ＷＬ１Ａで接続され、制御部ＣＵは、配線ＷＬ１ＢによってパッドＰＤ１、パッドＰＤ２と接続されていることになる。パッドＰＤ１は、リードフレームＬＦに形成されているリードＬＤ１と、例えば、金線からなるワイヤＷ１を介して接続されている。一方、パッドＰＤ２は、リードフレームＬＦに形成されているリードＬＤ２と、例えば、金線からなるワイヤＷ２を介して接続されている。なお、半導体チップＣＨＰ１の最外表面（素子形成面）には、接着する樹脂との応力緩衝機能、表面保護機能、あるいは、絶縁保護機能などを目的としてポリイミド膜が形成されていても良いものとする。
リードＬＤ１およびリードＬＤ２は、気体の流れるＹ方向と直交するＸ方向に延在するように配置されており、外部回路との入出力を行なう機能を有している。一方、リードフレームＬＦのＹ方向に沿って、突出リードＰＬＤが形成されている。この突出リードＰＬＤは、チップ搭載部ＴＡＢ１と接続されているが、半導体チップＣＨＰ１に形成されているパッドＰＤ１、ＰＤ２とは接続されていない。つまり、突出リードＰＬＤは、上述した入出力端子として機能するリードＬＤ１やリードＬＤ２とは異なる。
ここで、本実施の形態５においては、長方形形状した半導体チップＣＨＰ１の長辺が気体の流れる方向（矢印方向、Ｙ方向）に並行するように、チップ搭載部ＴＡＢ１上に半導体チップＣＨＰ１が搭載されている。そして、半導体チップＣＨＰ１の長辺には、長辺方向に沿って複数のパッドＰＤ１、ＰＤ２が配置されている。これらの複数のパッドＰＤ１のそれぞれと、複数のリードＬＤ１のそれぞれが、半導体チップＣＨＰ１の長辺を跨ぐように配置された複数のワイヤＷ１で接続されている。同様に、複数のパッドＰＤ２のそれぞれと、複数のリードＬＤ２のそれぞれが、半導体チップＣＨＰ１の長辺を跨ぐように配置された複数のワイヤＷ２で接続されている。このように長方形形状の半導体チップＣＨＰ１の長辺に沿って複数のパッドＰＤ１、ＰＤ２を配置しているので、半導体チップＣＨＰ１の短辺方向に複数のパッドＰＤ１、ＰＤ２を配置する場合に比べて、多くのパッドＰＤ１、ＰＤ２を半導体チップＣＨＰ１に形成することができる。特に、本実施の形態５では、半導体チップＣＨＰ１に制御部ＣＵだけでなく流量検出部ＦＤＵも一緒に形成されているので、多数のパッドＰＤ１、ＰＤ２を長辺方向に並べることにより、半導体チップＣＨＰ１上の領域を有効活用することができる。
続いて、図２２（ｂ）に示すように、リードフレームＬＦにはチップ搭載部ＴＡＢ１が形成されており、このチップ搭載部ＴＡＢ１上に半導体チップＣＨＰ１が搭載されている。この半導体チップＣＨＰ１は、接着材ＡＤＨ１によってチップ搭載部ＴＡＢ１と接着している。半導体チップＣＨＰ１の裏面には、ダイヤフラムＤＦ（薄板部）が形成されており、ダイヤフラムＤＦと相対する半導体チップＣＨＰ１の表面には、流量検出部ＦＤＵが形成されている。一方、ダイヤフラムＤＦの下方に存在するチップ搭載部ＴＡＢ１の底部には開口部ＯＰ１が形成されている。
さらに、図２２（ｂ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の表面（上面）には、流量検出部ＦＤＵの他に、パッドＰＤ１やパッドＰＤ２が形成されており、このパッドＰＤ１は、リードフレームＬＦに形成されたリードＬＤ１とワイヤＷ１を介して接続されている。同様に、パッドＰＤ２は、リードフレームＬＦに形成されたリードＬＤ２とワイヤＷ２を介して接続されている。
また、図２２（ｃ）に示すように、リードフレームＬＦにはチップ搭載部ＴＡＢ１と突出リードＰＬＤが形成されており、チップ搭載部ＴＡＢ１と突出リードＰＬＤは一体的に形成されている。このチップ搭載部ＴＡＢ１上には、接着材ＡＤＨ１によって半導体チップＣＨＰ１が接着している。半導体チップＣＨＰ１の裏面には、ダイヤフラムＤＦ（薄板部）が形成されており、ダイヤフラムＤＦと相対する半導体チップＣＨＰ１の表面には、流量検出部ＦＤＵが形成されている。一方、ダイヤフラムＤＦの下方に存在するチップ搭載部ＴＡＢ１の底部には開口部ＯＰ１が形成されている。また、半導体チップＣＨＰ１の表面には、流量検出部ＦＤＵと並ぶように制御部ＣＵが形成されている。
半導体チップＣＨＰ１とチップ搭載部ＴＡＢ１とを接着している接着材ＡＤＨ１は、例えば、エポキシ樹脂やポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂などの熱可塑性樹脂を使用することができる。
例えば、半導体チップＣＨＰ１とチップ搭載部ＴＡＢ１の接着は、図２２（ｄ）に示すように接着材ＡＤＨ１を塗布することにより行うことができる。図２２（ｄ）は、半導体チップＣＨＰ１の裏面を示す平面図である。図２２（ｄ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の裏面には、ダイヤフラムＤＦが形成されており、このダイヤフラムＤＦを囲むように接着材ＡＤＨ１が塗布されている。なお、図２２（ｃ）では、ダイヤフラムＤＦを四角形形状に囲むように接着材ＡＤＨ１を塗布する例を示しているが、これに限らず、例えば、ダイヤフラムＤＦを楕円形状などの任意の形状で囲むように接着材ＡＤＨ１を塗布してもよい。
本実施の形態５における流量センサＦＳ５において、樹脂で封止する前の流量センサＦＳ５の実装構成は上記のように構成されており、以下に、樹脂で封止した後の流量センサＦＳ５の実装構成について説明する。
図２３は、本実施の形態５における流量センサＦＳ５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２３（ａ）は、本実施の形態５における流量センサＦＳ５の実装構成を示す平面図である。図２３（ｂ）は、図２３（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図２３（ｃ）は図２３（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
本実施の形態５における流量センサＦＳ５でも、図２３（ａ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵを露出した状態で、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２の全体が樹脂ＭＲで覆われた構造をしている（第１特徴点）。つまり、本実施の形態５では、流量検出部ＦＤＵ以外の半導体チップＣＨＰ１の領域および半導体チップＣＨＰ２の全領域を一括して樹脂ＭＲで封止している。この樹脂ＭＲによる封止は、流量検出部ＦＤＵが形成されている半導体チップＣＨＰ１を金型で固定した状態で行なうことができるので、半導体チップＣＨＰ１の位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２を樹脂ＭＲで封止することができるのである。このことは、本実施の形態５における流量センサＦＳ５によれば、各流量センサＦＳ５の位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部および半導体チップＣＨＰ２の全領域を樹脂ＭＲで封止できることを意味し、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵの位置のバラツキを抑制できることを意味する。この結果、本実施の形態５によれば、気体の流量を検出する流量検出部ＦＤＵの位置が各流量センサＦＳ５で一致させることができるため、各流量センサＦＳ５において気体流量を検出する性能バラツキを抑制できる顕著な効果を得ることができる。
続いて、本実施の形態５における流量センサＦＳ５でも、図２３（ａ）に示すように、露出している流量検出部ＦＤＵを挟んだ両側における樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなっている（第２特徴点）。つまり、露出している流量検出部ＦＤＵは、周囲を樹脂ＭＲで囲まれ、かつ、流量検出部ＦＤＵを囲む樹脂ＭＲの高さが流量検出部ＦＤＵの高さよりも高くなっている。このような本実施の形態５における第２特徴点によれば、部品の取り付け組み立て時などに部品が露出している流量検出部ＦＤＵにぶつかることを防止できるので、流量検出部ＦＤＵを形成した半導体チップＣＨＰ１の破損を防止できる。すなわち、露出している流量検出部ＦＤＵの高さよりも流量検出部ＦＤＵを挟んでいる樹脂ＭＲの高さが高くなっている。このため、部品が接触する際、まず、高さの高い樹脂ＭＲに接触するので、高さの低い流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の露出面（ＸＹ面）が部品に接触して、半導体チップＣＨＰ１が破損することを防止できる。
特に、空気の流れと並行方向の断面（図２３（ｃ））において、樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなっていることを特徴とする（第２Ａ特徴点）。これにより、流量検出部ＦＤＵの上方を流れる空気の流れを安定化することができ、これによって、流量検出部ＦＤＵにおける流量検出精度を向上させることができる。具体的な第２Ａ特徴点の詳細については、後述する実施の形態１２で詳細に説明する。
さらに、空気の流れ方向（Ｙ方向）の任意断面において、気温の変化などによるヒートサイクルで、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲとの界面が剥離すると、剥離部分からクラックが成長して大きな割れが発生する問題や、剥離部分で空気の流れが乱れた後、流れが乱れた空気が流量検出部ＦＤＵへ流れるので、正確な空気流量の測定が困難になる問題が生じる。そこで、本実施の形態５では、例えば、図２３（ｃ）に示すように、空気の流れと並行方向（Ｙ方向）の断面において、半導体チップＣＨＰ１の上部を部分的に樹脂ＭＲが覆う形状をしている（第２Ｂ特徴点）。このことから、空気の流れと並行方向の断面において、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲの接触面積が増えるため、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲとの界面の剥離を防止することができる。この結果、本実施の形態５によれば、剥離部分からクラックが成長して大きな割れが発生する問題を回避することができるとともに、流量検出部ＦＤＵの上方での空気の乱れを抑制することができるので、流量検出部ＦＤＵでの正確な空気流量の測定精度を向上させることができる。
次に、本実施の形態５における流量センサＦＳ５でも、図２３（ａ）に示すように、露出している流量検出部ＦＤＵを挟み、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体の進行方向（矢印方向、Ｙ方向）と並行する方向に長尺形状を有する一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２が樹脂ＭＲ（封止体）と一体的に形成されている（第３特徴点）。これにより、まず、一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２が流量検出部ＦＤＵの上部を流れる気体の両側の通路を形成している。そして、一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２は、樹脂ＭＲと一体的に寸法精度の高い金型による挟み込みで高精度に形成されている。このことから、本実施の形態５における流量センサＦＳ５によれば、一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２の寸法精度によって気体の流れが乱されることもなく正確に気体の流量を測定することができる。さらに、本実施の形態５では、上述したように、一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２が流量検出部ＦＤＵの上部を流れる気体の両側の通路を形成している。このため、気体の流路寸法を絞った状態で流量検出部ＦＤＵの上部に気体を流すことができる。この結果、本実施の形態５における流量センサＦＳ５によれば、特に、流れる気体の流量が少ない場合でも、気体流量の検出感度の低下を抑制することができる。
また、本実施の形態５における流量センサＦＳ５でも、図２３（ａ）に示すように、樹脂ＭＲ（封止体）から露出している流量検出部ＦＤＵと樹脂ＭＲ（封止体）との境界領域がテーパ形状をしており、境界領域のうち、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体の進行方向（矢印方向、Ｙ方向）と直交する境界領域のテーパ形状は、気体の進行方向と並行する境界領域のテーパ形状よりも急峻である（第４特徴点）。すなわち、流量検出部ＦＤＵの気体の流れと直交する方向（Ｘ方向）のテーパ形状ＴＰ２の角度は、流量検出部ＦＤＵの気体の流れる方向（Ｙ方向）のテーパ形状ＴＰ１の角度よりも急峻である。このように本実施の形態５では、気体の流れる方向（Ｙ方向）において、テーパ形状ＴＰ１の角度を小さくすることにより、Ｙ方向に流れる気体の流路の寸法変化を少なくすることができる。これにより、樹脂ＭＲから気体の剥離を防止できるので、気体の逆流や乱流による流量測定のずれを抑制することができる。一方、気体の流れる方向と直交する方向（Ｘ方向）において、テーパ形状ＴＰ２の角度を大きくすることにより、気体流路の壁を形成することができ、Ｘ方向への気体流動を抑制することができる。
続いて、本実施の形態５における流量センサＦＳ５も、第５特徴点と第６特徴点を有しているが、これらの特徴点を説明する前提として、図２３（ｂ）および図２３（ｃ）の構造について説明する。図２３（ｂ）は、図２３（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であり、図２３（ｃ）は、図２３（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。
図２３（ｂ）に示すように、リードフレームＬＦにはチップ搭載部ＴＡＢ１が形成されており、このチップ搭載部ＴＡＢ１上に半導体チップＣＨＰ１が接着材ＡＤＨ１によって接着している。そして、半導体チップＣＨＰ１の裏面にはダイヤフラムＤＦが形成されており、このダイヤフラムＤＦの下方にあるチップ搭載部ＴＡＢ１の底部に開口部ＯＰ１が形成されている。さらに、リードフレームＬＦの裏面は、樹脂ＭＲで覆われているが、リードフレームＬＦの裏面のうち、チップ搭載部ＴＡＢ１の裏面に形成されている樹脂ＭＲには、開口部ＯＰ２が形成されている。このチップ搭載部ＴＡＢ１に形成されている開口部ＯＰ１と、樹脂ＭＲに形成されている開口部ＯＰ２は連通しており、この開口部ＯＰ１および開口部ＯＰ２を介して、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、流量センサＦＳ５の外部空間とつながっている。このとき、開口部ＯＰ１の断面積は、開口部ＯＰ２の断面積よりも小さくなるように構成されている。言い換えれば、開口部ＯＰ１の断面積は、開口部ＯＰ２の断面積よりも大きくなるように構成されている。
一方、ダイヤフラムＤＦと相対する半導体チップＣＨＰ１の表面には流量検出部ＦＤＵが形成されており、さらに、パッドＰＤ１およびパッドＰＤ２が形成されている。このパッドＰＤ１はリードフレームＬＦに形成されたリードＬＤ１とワイヤＷ１を介して接続されており、パッドＰＤ２はリードフレームＬＦに形成されたリードＬＤ２とワイヤＷ２を介して接続されている。そして、本実施の形態５における流量センサＦＳ５では、流量検出部ＦＤＵおよびその近傍を露出した状態で、その他の領域（パッドＰＤ１、パッドＰＤ２を含む）である半導体チップＣＨＰ１の一部、ワイヤＷ１、リードＬＤ１、ワイヤＷ２、リードＬＤ２の一部が樹脂ＭＲで一括封止されている。このとき、露出している流量検出部ＦＤＵと樹脂ＭＲの境界領域はテーパ形状ＴＰ２となっており、流量検出部ＦＤＵを挟むように一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２が樹脂ＭＲと一体的に形成されている。
また、図２３（ｃ）に示すように、リードフレームＬＦにはチップ搭載部ＴＡＢ１が形成されており、このチップ搭載部ＴＡＢ１上に半導体チップＣＨＰ１が接着材ＡＤＨ１によって接着している。そして、半導体チップＣＨＰ１の裏面にはダイヤフラムＤＦが形成されており、このダイヤフラムＤＦの下方にあるチップ搭載部ＴＡＢ１の底部に開口部ＯＰ１が形成され、さらに、チップ搭載部ＴＡＢ１の裏面を覆う樹脂ＭＲに開口部ＯＰ２が形成されている。このチップ搭載部ＴＡＢ１に形成されている開口部ＯＰ１と、樹脂ＭＲに形成されている開口部ＯＰ２は連通しており、この開口部ＯＰ１および開口部ＯＰ２を介して、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、流量センサＦＳ３の外部空間とつながっている。このとき、開口部ＯＰ１の断面積は、開口部ＯＰ２の断面積よりも小さくなるように構成されている。言い換えれば、開口部ＯＰ１の断面積は、開口部ＯＰ２の断面積よりも大きくなるように構成されている。
一方、ダイヤフラムＤＦと相対する半導体チップＣＨＰ１の表面には流量検出部ＦＤＵや制御部ＣＵが形成されており、半導体チップＣＨＰ１の周囲を囲むように樹脂ＭＲが形成されている。このとき、流量検出部ＦＤＵと樹脂ＭＲの境界領域はテーパ形状ＴＰ１となっており、このテーパ形状ＴＰ１の角度は、図２３（ｂ）に示すテーパ形状ＴＰ２の角度よりも緩やかになっている。
ここで、本実施の形態５でも、樹脂ＭＲがダイヤフラムＤＦの内部空間へ侵入することを防止するために、例えば、半導体チップＣＨＰ１の裏面に形成されているダイヤフラムＤＦを囲むように接着材ＡＤＨ１を塗布する構成を取ることを前提としている。そして、この構成による不都合を回避するために、図２３（ｂ）および図２３（ｃ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の裏面に形成されたダイヤフラムＤＦの下方にあるチップ搭載部ＴＡＢ１の底部に開口部ＯＰ１を形成し、さらに、チップ搭載部ＴＡＢ１の裏面を覆う樹脂ＭＲに開口部ＯＰ２を設けている（第５特徴点）。これにより、本実施の形態５による流量センサＦＳ５によれば、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、チップ搭載部ＴＡＢ１の底部に形成された開口部ＯＰ１および樹脂ＭＲに形成された開口部ＯＰ２を介して流量センサＦＳ５の外部空間と連通することになる。この結果、ダイヤフラムＤＦの内部空間の圧力と、流量センサＦＳ５の外部空間の圧力とを等しくすることができ、ダイヤフラムＤＦ上に応力が加わることを抑制できる。
また、本実施の形態５における流量センサＦＳ５では、半導体チップＣＨＰ１とリードＬＤ１および半導体チップＣＨＰ１とリードＬＤ２をワイヤＷ１、Ｗ２で接続している（第６特徴点）。これにより、本実施の形態５では、半田ボールを使用しないため、製造コストの削減を図ることができる。
以上のようにして、本実施の形態５における流量センサＦＳ５が実装構成されているが、実際の流量センサＦＳ５では、樹脂ＭＲで封止した後、リードフレームＬＦの外枠体を構成するダムバーＤＭが除去される。図２４は、ダムバーＤＭを除去した後の流量センサＦＳ５の実装構成を示す平面図である。図２４に示すように、ダムバーＤＭを切断することにより、複数の電気信号を複数のリードＬＤ１やリードＬＤ２から独立して取り出すことができることがわかる。
＜実施の形態５における流量センサの製造方法＞
本実施の形態５における流量センサＦＳ５は上記のように構成されており、以下に、その製造方法について、図２５〜図２８を参照しながら説明する。図２５〜図２８は、図２３（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面における製造工程を示している。
まず、図２５に示すように、例えば、銅材からなるリードフレームＬＦを用意する。このリードフレームＬＦには、チップ搭載部ＴＡＢ１と突出リードＰＬＤが一体的に形成されており、チップ搭載部ＴＡＢ１の底部に開口部ＯＰ１が形成されている。
続いて、図２６に示すように、チップ搭載部ＴＡＢ１上に半導体チップＣＨＰ１を搭載する。具体的には、リードフレームＬＦに形成されたチップ搭載部ＴＡＢ１上に半導体チップＣＨＰ１を接着材ＡＤＨ１で接続する。このとき、半導体チップＣＨＰ１に形成されているダイヤフラムＤＦがチップ搭載部ＴＡＢ１の底部に形成されている開口部ＯＰ１と連通するように、半導体チップＣＨＰ１がチップ搭載部ＴＡＢ１上に搭載される。なお、半導体チップＣＨＰ１には、通常の半導体製造プロセスによって流量検出部ＦＤＵ、配線（図示せず）、制御部ＣＵが形成される。特に、制御部ＣＵには、通常の半導体製造プロセスによって、ＭＩＳＦＥＴなどの半導体素子（図示せず）や配線（図示せず）が形成されている。そして、例えば、異方性エッチングにより、半導体チップＣＨＰ１の表面に形成された流量検出部ＦＤＵと相対する裏面の位置にダイヤフラムＤＦが形成されている。
次に、図示はしないが、半導体チップＣＨＰ１に形成されているパッドＰＤ１と、リードフレームＬＦに形成されているリードＬＤ１とをワイヤＷ１で接続する（ワイヤボンディング）。同様に、半導体チップＣＨＰ１に形成されているパッドＰＤ２をリードＬＤ２とワイヤＷ２で接続する。ワイヤＷ１〜Ｗ２は、例えば、金線から形成される。
その後、図２７に示すように、流量検出部ＦＤＵおよびその近傍を除く半導体チップＣＨＰ１の表面を樹脂ＭＲで封止する（モールド工程）。具体的には、図２７に示すように、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦを上金型ＵＭと下金型ＢＭで第１空間を介して挟み込む。その後、加熱下において、この第１空間にプランジャＰＪを使用して樹脂ＭＲを流し込むことにより、流量検出部ＦＤＵおよびその近傍を除く半導体チップＣＨＰ１の表面を樹脂ＭＲで封止する。このとき、図２７に示すように、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、接着材ＡＤＨ１によって、上述した第１空間と隔離されているので、第１空間を樹脂ＭＲで充填する際にも、ダイヤフラムＤＦの内部空間へ樹脂ＭＲが侵入することを防止できる。
さらに、本実施の形態５では、流量検出部ＦＤＵが形成されている半導体チップＣＨＰ１を金型で固定した状態で行なうことができるので、半導体チップＣＨＰ１の位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部を樹脂ＭＲで封止することができる。このことは、本実施の形態５における流量センサの製造方法によれば、各流量センサの位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部を樹脂ＭＲで封止できることを意味し、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵの位置のバラツキを抑制できることを意味する。この結果、本実施の形態５によれば、気体の流量を検出する流量検出部ＦＤＵの位置が各流量センサで一致させることができるため、各流量センサにおいて気体流量を検出する性能バラツキを抑制できる顕著な効果を得ることができる。
ここで、本実施の形態５における流量センサの製造方法の特徴は、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵを第１空間とは隔離された第２空間ＳＰ２で囲まれるように、下金型ＢＭと上金型ＵＭで、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦを挟み込むことにある。これにより、本実施の形態５によれば、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵおよびその近傍領域を露出させつつ、それ以外の半導体チップＣＨＰ１の表面領域を封止することができる。
さらに、本実施の形態５における流量センサの製造方法の特徴は、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦを、上金型ＵＭと下金型ＢＭで挟み込む際、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦと上金型ＵＭとの間に弾性体フィルムＬＡＦを介在させる点にある。これにより、例えば、半導体チップＣＨＰ１の厚さが平均的な厚さよりも薄い場合、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦを上金型ＵＭと下金型ＢＭで挟み込む際、隙間が生じるが、この隙間を弾性体フィルムＬＡＦで充填できるため、半導体チップＣＨＰ１上への樹脂漏れを防止できる。一方、半導体チップＣＨＰ１の厚さが平均的な厚さよりも厚い場合、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦを上金型ＵＭと下金型ＢＭで挟み込む際、弾性体フィルムＬＡＦは柔らかいため、半導体チップＣＨＰ１の厚さを吸収するように弾性体フィルムＬＡＦの厚さ方向の寸法が変化する。これにより、半導体チップＣＨＰ１の厚さが平均的な厚さよりも厚くても、必要以上に半導体チップＣＨＰ１へ力が加わることを防止することができ、この結果、半導体チップＣＨＰ１の破断を防止することができる。
ここで、上述した弾性体フィルムＬＡＦを用いた製造方法でも、弾性体フィルムＬＡＦを介して半導体チップＣＨＰ１を金型によってクランプする場合には、半導体チップＣＨＰ１上の流量検出部ＦＤＵや薄いダイヤフラムＤＦにクランプ加重が加わって破損する問題が生じる可能性がある。
そこで、本実施の形態５では、図２７に示すように、このような流量検出部ＦＤＵや薄いダイヤフラムＤＦの破損を防止するために、半導体チップＣＨＰ１上の流量検出部ＦＤＵの投影面を含む上金型ＵＭに、第２空間ＳＰ２を設置し、上金型ＵＭの第２空間ＳＰ２に弾性体フィルムＬＡＦを吸着させる製造方法を用いている。このように本実施の形態５によれば、金型構造と弾性体フィルムＬＡＦを用いた製造方法によって、半導体チップＣＨＰ１上の流量検出部ＦＤＵと弾性体フィルムＬＡＦとを接触させること無く、金型をクランプできるので、流量検出部ＦＤＵや薄いダイヤフラムＤＦの破損を防止することができる。
なお、上述した弾性体フィルムＬＡＦとしては、例えば、テフロン（登録商標）やフッ素樹脂などの高分子材料を使用することができる。
また、本実施の形態５における流量センサの製造方法の特徴は、下金型ＢＭに形成される入れ駒ＩＰ１を挿入部よりも断面積の大きな台座部上に挿入部を形成する構成をとっている点にある。この場合、図２７に示すように、開口部ＯＰ１の内部に入れ駒ＩＰ１の挿入部が挿入されるとともに、入れ駒ＩＰ１の台座部がチップ搭載部ＴＡＢ１の底面に密着するようになる。この結果、入れ駒ＩＰ１の挿入部と開口部ＯＰ１の間にわずかな隙間が生じても、台座部がチップ搭載部ＴＡＢ１の裏面にしっかり押し付けられているので、樹脂ＭＲが開口部ＯＰ１内へ侵入することを防止できるのである。つまり、本実施の形態５では、入れ駒ＩＰ１を挿入部よりも断面積の大きな台座部上に挿入部を設けるように構成しているので、台座部によって、樹脂ＭＲが開口部ＯＰ１にまで達することはないという点と、台座部と挿入部との間に形成される段差部がチップ搭載部ＴＡＢ１に押し付けられるという点との組み合わせにより、樹脂ＭＲが開口部ＯＰ１を介してダイヤフラムＤＦの内部空間へ侵入することを効果的に防止することができる。
その後、図２８に示すように、樹脂ＭＲが硬化した段階で、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦを上金型ＵＭと下金型ＢＭから取り外す。これにより、本実施の形態５における流量センサＦＳ５を製造することができる。このとき製造される流量センサＦＳ５においては、樹脂封止工程で、入れ駒ＩＰ１を形成した下金型ＢＭを使用する結果、図２８に示すように、チップ搭載部ＴＡＢ１の底面に開口部ＯＰ１が形成され、この開口部ＯＰ１と連通する開口部ＯＰ２が樹脂ＭＲに形成される。この開口部ＯＰ２は、入れ駒ＩＰ１に台座部を形成した結果として生じるものであり、この開口部ＯＰ２の断面積は、開口部ＯＰ１の断面積よりも大きくなっている。これにより、本実施の形態５による流量センサＦＳ５によれば、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、チップ搭載部ＴＡＢ１の底部に形成された開口部ＯＰ１および樹脂ＭＲに形成された開口部ＯＰ２を介して流量センサＦＳ５の外部空間と連通することになる。この結果、ダイヤフラムＤＦの内部空間の圧力と、流量センサＦＳ５の外部空間の圧力とを等しくすることができ、ダイヤフラムＤＦ上に応力が加わることを抑制できる。
（実施の形態６）
前記実施の形態５では、露出している流量検出部ＦＤＵを挟み、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体の進行方向と並行する方向に長尺形状を有する一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２を樹脂ＭＲ（封止体）と一体的に形成する例について説明した。本実施の形態６では、上述した気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２を設けない流量センサについて説明する。
図２９は、本実施の形態６における流量センサＦＳ６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２９（ａ）は、本実施の形態６における流量センサＦＳ６の実装構成を示す平面図である。図２９（ｂ）は、図２９（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図２９（ｃ）は図２９（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
本実施の形態６における流量センサＦＳ６の実装構成は、気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２を設けない点を除いては、前記実施の形態５における流量センサＦＳ５の実装構成と同様である。したがって、本実施の形態６における流量センサＦＳ６においても、前記実施の形態５で説明した第１特徴点〜第２特徴点、第４特徴点〜第６特徴点を有している。なお、半導体チップＣＨＰ１の最外表面（素子形成面）には、接着する樹脂との応力緩衝機能、表面保護機能、あるいは、絶縁保護機能などを目的としてポリイミド膜が形成されていても良いものとする。
具体的に、本実施の形態６における流量センサＦＳ６でも、図２９（ａ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵを露出した状態で、半導体チップＣＨＰ１の一部が樹脂ＭＲで覆われた構造をしている（第１特徴点）。つまり、本実施の形態６では、流量検出部ＦＤＵ以外の半導体チップＣＨＰ１の領域を一括して樹脂ＭＲで封止している。この樹脂ＭＲによる封止は、流量検出部ＦＤＵが形成されている半導体チップＣＨＰ１を金型で固定した状態で行なうことができるので、半導体チップＣＨＰ１の位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部を樹脂ＭＲで封止することができるのである。このことは、本実施の形態６における流量センサＦＳ６によれば、各流量センサＦＳ６の位置ずれを抑制しながら、半導体チップＣＨＰ１の一部を樹脂ＭＲで封止できることを意味し、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵの位置のバラツキを抑制できることを意味する。この結果、本実施の形態６によれば、気体の流量を検出する流量検出部ＦＤＵの位置が各流量センサＦＳ６で一致させることができるため、各流量センサＦＳ６において気体流量を検出する性能バラツキを抑制できる顕著な効果を得ることができる。
続いて、本実施の形態６における流量センサＦＳ６でも、図２９（ａ）に示すように、露出している流量検出部ＦＤＵを挟んだ両側における樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなっている（第２特徴点）。つまり、露出している流量検出部ＦＤＵは、周囲を樹脂ＭＲで囲まれ、かつ、流量検出部ＦＤＵを囲む樹脂ＭＲの高さが流量検出部ＦＤＵの高さよりも高くなっている。このような本実施の形態６における第２特徴点によれば、部品の取り付け組み立て時などに部品が露出している流量検出部ＦＤＵにぶつかることを防止できるので、流量検出部ＦＤＵを形成した半導体チップＣＨＰ１の破損を防止できる。すなわち、露出している流量検出部ＦＤＵの高さよりも流量検出部ＦＤＵを挟んでいる樹脂ＭＲの高さが高くなっている。このため、部品が接触する際、まず、高さの高い樹脂ＭＲに接触するので、高さの低い流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の露出面（ＸＹ面）が部品に接触して、半導体チップＣＨＰ１が破損することを防止できる。
特に、空気の流れと並行方向の断面（図２９（ｃ））において、樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなっていることを特徴とする（第２Ａ特徴点）。これにより、流量検出部ＦＤＵの上方を流れる空気の流れを安定化することができ、これによって、流量検出部ＦＤＵにおける流量検出精度を向上させることができる。具体的な第２Ａ特徴点の詳細については、後述する実施の形態１２で詳細に説明する。
さらに、空気の流れ方向（Ｙ方向）の任意断面において、気温の変化などによるヒートサイクルで、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲとの界面が剥離すると、剥離部分からクラックが成長して大きな割れが発生する問題や、剥離部分で空気の流れが乱れた後、流れが乱れた空気が流量検出部ＦＤＵへ流れるので、正確な空気流量の測定が困難になる問題が生じる。そこで、本実施の形態６では、例えば、図２９（ｃ）に示すように、空気の流れと並行方向（Ｙ方向）の断面において、半導体チップＣＨＰ１の上部を部分的に樹脂ＭＲが覆う形状をしている（第２Ｂ特徴点）。このことから、空気の流れと並行方向の断面において、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲの接触面積が増えるため、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲとの界面の剥離を防止することができる。この結果、本実施の形態６によれば、剥離部分からクラックが成長して大きな割れが発生する問題を回避することができるとともに、流量検出部ＦＤＵの上方での空気の乱れを抑制することができるので、流量検出部ＦＤＵでの正確な空気流量の測定精度を向上させることができる。
また、本実施の形態６における流量センサＦＳ６でも、図２９（ａ）に示すように、樹脂ＭＲ（封止体）から露出している流量検出部ＦＤＵと樹脂ＭＲ（封止体）との境界領域がテーパ形状をしており、境界領域のうち、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体の進行方向（矢印方向、Ｙ方向）と直交する境界領域のテーパ形状は、気体の進行方向と並行する境界領域のテーパ形状よりも急峻である（第４特徴点）。すなわち、流量検出部ＦＤＵの気体の流れと直交する方向（Ｘ方向）のテーパ形状ＴＰ２の角度は、流量検出部ＦＤＵの気体の流れる方向（Ｙ方向）のテーパ形状ＴＰ１の角度よりも急峻である。このように本実施の形態６では、気体の流れる方向（Ｙ方向）において、テーパ形状ＴＰ１の角度を小さくすることにより、Ｙ方向に流れる気体の流路の寸法変化を少なくすることができる。これにより、樹脂ＭＲから気体の剥離を防止できるので、気体の逆流や乱流による流量測定のずれを抑制することができる。一方、気体の流れる方向と直交する方向（Ｘ方向）において、テーパ形状ＴＰ２の角度を大きくすることにより、気体流路の壁を形成することができ、Ｘ方向への気体流動を抑制することができる。
さらに、本実施の形態６でも、樹脂ＭＲがダイヤフラムＤＦの内部空間へ侵入することを防止するために、例えば、半導体チップＣＨＰ１の裏面に形成されているダイヤフラムＤＦを囲むように接着材ＡＤＨ１を塗布する構成を取ることを前提としている。そして、この構成による不都合を回避するために、図２９（ｂ）および図２９（ｃ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の裏面に形成されたダイヤフラムＤＦの下方にあるチップ搭載部ＴＡＢ１の底部に開口部ＯＰ１を形成し、さらに、チップ搭載部ＴＡＢ１の裏面を覆う樹脂ＭＲに開口部ＯＰ２を設けている（第５特徴点）。これにより、本実施の形態６による流量センサＦＳ６によれば、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、チップ搭載部ＴＡＢ１の底部に形成された開口部ＯＰ１および樹脂ＭＲに形成された開口部ＯＰ２を介して流量センサＦＳ６の外部空間と連通することになる。この結果、ダイヤフラムＤＦの内部空間の圧力と、流量センサＦＳ６の外部空間の圧力とを等しくすることができ、ダイヤフラムＤＦ上に応力が加わることを抑制できる。
また、本実施の形態６における流量センサＦＳ６でも、半導体チップＣＨＰ１とリードＬＤ１をワイヤＷ１で接続し、かつ、半導体チップＣＨＰ１とリードＬＤ２をワイヤＷ２で接続している（第６特徴点）。これにより、本実施の形態６では、半田ボールを使用しないため、製造コストの削減を図ることができる。
以上のようにして、本実施の形態６における流量センサＦＳ６が実装構成されているが、実際の流量センサＦＳ６では、樹脂ＭＲで封止した後、リードフレームＬＦの外枠体を構成するダムバーＤＭが除去される。図３０は、ダムバーＤＭを除去した後の流量センサＦＳ６の実装構成を示す平面図である。図３０に示すように、ダムバーＤＭを切断することにより、複数の電気信号を複数のリードＬＤ１やリードＬＤ２から独立して取り出すことができることがわかる。
（実施の形態７）
前記実施の形態１〜２では、配線基板ＷＢに開口部ＯＰ１を設けることにより、ダイヤフラムＤＦの内部空間と、流量センサＦＳ１〜ＦＳ２の外部空間とを連通させる構成について説明した。また、前記実施の形態３〜６では、チップ搭載部ＴＡＢ１に形成された開口部ＯＰ１と、樹脂ＭＲに形成された開口部ＯＰ２を介して、ダイヤフラムＤＦの内部空間と、流量センサＦＳ３〜ＦＳ６の外部空間とを連通させる構成について説明した。本実施の形態７では、これらの手段とは異なる別の手段を用いることにより、ダイヤフラムの内部空間と流量センサの外部空間とを連通させる構造について説明する。
図３１は、本実施の形態７における流量センサＦＳ７の実装構成を示す図である。特に、図３１（ａ）は、本実施の形態７における流量センサＦＳ７の実装構成を示す平面図であり、図３１（ｂ）は、図３１（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図３１（ａ）および図３１（ｂ）に示す本実施の形態７における流量センサＦＳ７の実装構成は、図２３（ａ）〜図２３（ｃ）に示す前記実施の形態５における流量センサＦＳ５とほぼ同様であるため、異なる点について説明する。
図３１（ａ）に示すように、本実施の形態７における流量センサＦＳ７では、樹脂ＭＲから露出している流量検出部ＦＤＵの近傍に孔ＨＬが形成されている。つまり、本実施の形態７における流量センサＦＳ７では、樹脂ＭＲから露出している半導体チップの表面に孔ＨＬが形成されている点に特徴がある。
この孔ＨＬの構成を図３１（ｂ）で説明する。図３１（ｂ）に示すように、本実施の形態７における流量センサＦＳ７は、突出リードＰＬＤと一体的に形成されたチップ搭載部ＴＡＢ１を有している。本実施の形態７では、このチップ搭載部ＴＡＢ１に開口部ＯＰ１は形成されておらず、かつ、チップ搭載部ＴＡＢ１の底面を覆う樹脂ＭＲにも開口部ＯＰ２は形成されていない。
一方、チップ搭載部ＴＡＢ１上には接着材ＡＤＨ１によって半導体チップＣＨＰ１が搭載されており、この半導体チップＣＨＰ１の裏面にダイヤフラムＤＦが形成されている。そして、ダイヤフラムＤＦに相対する半導体チップＣＨＰ１の表面に流量検出部ＦＤＵが形成され、この流量検出部ＦＤＵの横側に制御部ＣＵが形成されている。そして、半導体チップＣＨＰ１の表面は、流量検出部ＦＤＵとその近傍領域を露出した状態で、その他の領域が樹脂ＭＲで覆われている。このとき、樹脂ＭＲから露出している半導体チップＣＨＰ１の表面に孔ＨＬが形成されている。この孔ＨＬは、半導体チップＣＨＰ１の表面から、半導体チップＣＨＰ１の裏面に形成されているダイヤフラムＤＦまで貫通するように形成されている。したがって、本実施の形態７における流量センサＦＳ７によれば、この孔ＨＬによって、ダイヤフラムＤＦの内部空間と、流量センサＦＳ７の外部空間が連通することになる。この結果、ダイヤフラムＤＦの内部空間の圧力と、流量センサＦＳ７の外部空間の圧力とを等しくすることができ、ダイヤフラムＤＦ上に応力が加わることを抑制できる。
以上のように本実施の形態７における流量センサＦＳ７では、樹脂ＭＲから露出している半導体チップＣＨＰ１の表面から、ダイヤフラムＤＦが形成されている半導体チップＣＨＰ１の裏面に貫通する孔ＨＬを形成することにより、ダイヤフラムＤＦの内部空間と、流量センサＦＳ７の外部空間とを連通させている点に特徴がある。
なお、本実施の形態７では、前記実施の形態５における流量センサＦＳ５に孔ＨＬを設ける構成例について説明したが、本実施の形態７における技術的思想は、これに限らず、例えば、前記実施の形態１〜４、６における流量センサＦＳ１〜ＦＳ４、ＦＳ６にも適用することができる。
（実施の形態８）
本実施の形態８では、ダイヤフラムの内部空間と、流量センサの外部空間とを連通させる別の構成例について説明する。
図３２は、本実施の形態８における流量センサＦＳ８の実装構成を示す図である。特に、図３２（ａ）は、本実施の形態８における流量センサＦＳ８の実装構成を示す平面図であり、図３２（ｂ）は、図３２（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図３２（ａ）および図３２（ｂ）に示す本実施の形態８における流量センサＦＳ８の実装構成は、図２３（ａ）〜図２３（ｃ）に示す前記実施の形態５における流量センサＦＳ５とほぼ同様であるため、異なる点について説明する。
図３２（ａ）に示すように、本実施の形態８における流量センサＦＳ８では、突出リードＰＬＤに溝ＤＩＴが形成されている。つまり、本実施の形態８における流量センサＦＳ８では、突出リードＰＬＤに溝ＤＩＴが形成されている点に特徴がある。
この突出リードＰＬＤに形成された溝ＤＩＴの構成を図３２（ｂ）で説明する。図３２（ｂ）に示すように、本実施の形態８における流量センサＦＳ８は、突出リードＰＬＤと一体的に形成されたチップ搭載部ＴＡＢ１を有している。本実施の形態８では、このチップ搭載部ＴＡＢ１に開口部ＯＰ１は形成されておらず、かつ、チップ搭載部ＴＡＢ１の底面を覆う樹脂ＭＲにも開口部ＯＰ２は形成されていない。
一方、チップ搭載部ＴＡＢ１上には接着材ＡＤＨ１によって半導体チップＣＨＰ１が搭載されており、この半導体チップＣＨＰ１の裏面にダイヤフラムＤＦが形成されている。そして、ダイヤフラムＤＦに相対する半導体チップＣＨＰ１の表面に流量検出部ＦＤＵが形成され、この流量検出部ＦＤＵの横側に制御部ＣＵが形成されている。そして、半導体チップＣＨＰ１の表面は、流量検出部ＦＤＵとその近傍領域を露出した状態で、その他の領域が樹脂ＭＲで覆われている。
このとき、本実施の形態８では、突出リードＰＬＤに形成された溝ＤＩＴがチップ搭載部ＴＡＢ１まで延在しており、ダイヤフラムＤＦが形成されている領域下のチップ搭載部ＴＡＢ１にまで達している。したがって、本実施の形態８における流量センサＦＳ８によれば、この溝ＤＩＴによって、ダイヤフラムＤＦの内部空間と、流量センサＦＳ８の外部空間が連通することになる。この結果、ダイヤフラムＤＦの内部空間の圧力と、流量センサＦＳ８の外部空間の圧力とを等しくすることができ、ダイヤフラムＤＦ上に応力が加わることを抑制できる。
以上のように本実施の形態８における流量センサＦＳ８では、突出リードＰＬＤから、ダイヤフラムＤＦが形成されている領域下のチップ搭載部ＴＡＢ１にまで溝ＤＩＴを形成することにより、ダイヤフラムＤＦの内部空間と、流量センサＦＳ８の外部空間とを連通させている点に特徴がある。
なお、本実施の形態８では、前記実施の形態５における流量センサＦＳ５に溝ＤＩＴを設ける構成例について説明したが、本実施の形態８における技術的思想は、これに限らず、例えば、前記実施の形態１〜４、６における流量センサＦＳ１〜ＦＳ４、ＦＳ６にも適用することができる。
（実施の形態９）
本実施の形態９では、流量センサを組み込んだ流量センサモジュールについて説明する。図３３は、本実施の形態９における流量センサモジュールの実装構成を示す図である。特に、図３３（ａ）は、本実施の形態９における流量センサモジュールＦＳＭ１の実装構成を示す平面図である。また、図３３（ｂ）は、図３３（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図３３（ｃ）は、図３３（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
まず、図３３（ａ）に示すように、本実施の形態９における流量センサモジュールＦＳＭ１は、矩形形状をした樹脂ＭＲ２からなる構造体を有し、この構造体を構成している樹脂ＭＲ２に形成された溝により気体流路部ＰＡＳが形成されている。そして、気体流路部ＰＡＳと連通するように流量センサＦＳ５が樹脂ＭＲ２に埋め込まれている。このとき、樹脂ＭＲ２からは、流量センサＦＳ５を構成する一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２、流量検出部ＦＤＵおよび配線ＷＬ１Ａの一部が露出している。樹脂ＭＲ２は、例えば、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂から構成することができる。そして、これらの樹脂中にガラスやマイカなどの充填材を入れるように構成してもよい。
本実施の形態９における流量センサモジュールＦＳＭ１において、気体は気体流路部ＰＡＳを矢印方向に沿って流れるようになっており、気体流路部ＰＡＳと連通するように設けられている流量センサＦＳ５上を気体が通過し、その後、図示しない出口から気体が排出されるように構成されている。
このとき、流量センサＦＳ５は、図３３（ａ）に示すように、露出している流量検出部ＦＤＵを挟み、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体の進行方向と並行する方向に長尺形状を有する一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２を樹脂ＭＲ（封止体）と一体的に形成している。これにより、まず、一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２が流量検出部ＦＤＵの上部を流れる気体の両側の通路を形成している。そして、一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２は、樹脂ＭＲと一体的に寸法精度の高い金型による挟み込みで高精度に形成されている。このことから、流量センサＦＳ５によれば、一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２の寸法精度によって気体の流れが乱されることもなく正確に気体の流量を測定することができる。さらに、一対の気流制御部ＦＣＵ１、ＦＣＵ２が流量検出部ＦＤＵの上部を流れる気体の両側の通路を形成している。このため、気体の流路寸法を絞った状態で流量検出部ＦＤＵの上部に気体を流すことができる。この結果、流量センサＦＳ５によれば、特に、流れる気体の流量が少ない場合でも、気体流量の検出感度の低下を抑制することができる。
また、流量センサＦＳ５は、図３３（ａ）に示すように、樹脂ＭＲ（封止体）から露出している流量検出部ＦＤＵと樹脂ＭＲ（封止体）との境界領域がテーパ形状をしており、境界領域のうち、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体の進行方向（矢印方向、Ｙ方向）と直交する境界領域のテーパ形状は、気体の進行方向と並行する境界領域のテーパ形状よりも急峻である。すなわち、流量検出部ＦＤＵの気体の流れと直交する方向（Ｘ方向）のテーパ形状ＴＰ２の角度は、流量検出部ＦＤＵの気体の流れる方向（Ｙ方向）のテーパ形状ＴＰ１の角度よりも急峻である。このように流量センサＦＳ５では、気体の流れる方向（Ｙ方向）において、テーパ形状ＴＰ１の角度を小さくすることにより、Ｙ方向に流れる気体の流路の寸法変化を少なくすることができる。これにより、樹脂ＭＲから気体の剥離を防止できるので、気体の逆流や乱流による流量測定のずれを抑制することができる。一方、気体の流れる方向と直交する方向（Ｘ方向）において、テーパ形状ＴＰ２の角度を大きくすることにより、気体流路の壁を形成することができ、Ｘ方向への気体流動を抑制することができる。
次に、図３３（ｂ）に示すように、気体流路部ＰＡＳが形成された樹脂ＭＲ２に埋め込まれるように流量センサＦＳ５が形成されており、流量センサＦＳ５に形成されているリードＬＤ１およびリードＬＤ２は、折り曲げられて、樹脂ＭＲ２の下方から突き出るように構成されている。そして、気体流路部ＰＡＳが形成された樹脂ＭＲ２の上部にはカバーＣＡＰが形成されている。このカバーＣＡＰは、例えば、アルミニウム合金などの金属材料、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂から構成することができる。そして、これらの樹脂中にガラスやマイカなどの充填材を入れるように構成してもよい。
流量センサＦＳ５を構成する半導体チップＣＨＰ１の裏面には、ダイヤフラムＤＦが形成されており、このダイヤフラムＤＦと平面的に見て重なるチップ搭載部ＴＡＢ１に開口部ＯＰ１が形成されている。そして、チップ搭載部ＴＡＢ１の裏面を覆う樹脂ＭＲには開口部ＯＰ２が形成されており、開口部ＯＰ１と開口部ＯＰ２は連通している。さらに、開口部ＯＰ２を形成した樹脂ＭＲの裏面を覆うように樹脂ＭＲ２が形成されている、この樹脂ＭＲ２に開口部ＯＰ３が形成されている。この開口部ＯＰ３は、開口部ＯＰ２と連通している。したがって、チップ搭載部ＴＡＢ１に形成されている開口部ＯＰ１と、樹脂ＭＲに形成されている開口部ＯＰ２と、樹脂ＭＲ２に形成されている開口部ＯＰ３は、互いに連通しており、これによって、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、開口部ＯＰ１、開口部ＯＰ２および開口部ＯＰ３を介して流量センサモジュールＦＳＭ１の外部空間と連通していることになる。このとき、開口部ＯＰ１の断面積は、開口部ＯＰ２の断面積よりも小さく、かつ、開口部ＯＰ２の断面積は、開口部ＯＰ３の断面積よりも小さくなっている。
続いて、図３３（ｃ）に示すように、気体流路部ＰＡＳが形成された樹脂ＭＲ２に埋め込まれている流量センサＦＳ５からは突出リードＰＬＤが突き出ており、この突き出ている突出リードＰＬＤは折り曲げられ、ガルウィング形状に加工されている。
以上のように構成されている本実施の形態９における流量センサモジュールＦＳＭ１の実装構成は以下のようになる。すなわち、本実施の形態９における流量センサモジュールＦＳＭ１は、半導体基板の主面上に形成された流量検出部ＦＤＵと、半導体基板の主面とは反対側の裏面のうち、流量検出部ＦＤＵと相対する領域に形成されたダイヤフラムＤＦとを有する半導体チップＣＨＰ１を、流量検出部ＦＤＵを露出させつつ、樹脂ＭＲで封止した流量センサＦＳ５と、流量センサＦＳ５の流量検出部ＦＤＵへ気体を誘導する気体流路部ＰＡＳとを備える。このとき、流量センサモジュールＦＳＭ１は、流量センサＦＳ５を封止している樹脂ＭＲのさらに外側を覆うように形成され、かつ、流量検出部ＦＤＵを露出するように形成された樹脂ＭＲ２を有する。そして、気体流路部ＰＡＳは、樹脂ＭＲ２の表面に形成された溝から構成されており、樹脂ＭＲ２の表面に形成された溝から構成された気体流路部ＰＡＳは、流量センサＦＳ５の流量検出部ＦＤＵと繋がるように形成されており、気体が気体流路部ＰＡＳを通って、流量センサＦＳ５の流量検出部ＦＤＵへ誘導されるように構成されているものである。
本実施の形態９における流量センサモジュールＦＳＭ１は、例えば、気体流路部ＰＡＳと流量センサＦＳ５を含む部品で構成され、図３３（ｂ）に示すように、樹脂ＭＲ２に形成された溝と組み合わせて気体流路部ＰＡＳを構成するカバーＣＡＰを設置したり、流量センサモジュールＦＳＭ１を外部機器にネジで接続するためのネジ取り付け穴なども設けることができる。
なお、本実施の形態９では、例えば、気体流路部ＰＡＳを樹脂ＭＲ２に形成された溝で形成する例を示しているが、これに限定されず、カバーＣＡＰに溝加工を施して気体流路部ＰＡＳを形成するように構成してもよい。
本実施の形態９における流量センサモジュールＦＳＭ１は上記のように構成されており、以下に、その製造方法について図３４〜図３６を参照しながら説明する。図３４〜図３６は、図３３（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面における製造工程を示している。
まず、図３４に示すように、流量センサＦＳ５を製造する。流量センサＦＳ５は、例えば、前記実施の形態５で説明した方法で製造することができる。続いて、図３５に示すように、樹脂ＭＲから突き出ている突出リードＰＬＤに対して折り曲げ加工を実施する。つまり、図３５に示すように、樹脂ＭＲから突き出ている突出リードＰＬＤは、ガルウィング形状に折り曲げ加工される。
その後、図３６に示すように、突出リードＰＬＤを折り曲げ加工した流量センサＦＳ５を上金型ＵＭと下金型ＢＭで空間を介して挟み込む。その後、加熱下において、この空間に樹脂ＭＲ２を流し込むことにより、流量センサＦＳ５をさらに樹脂ＭＲ２で封止する。このとき、図３６に示すように、半導体チップＣＨＰ１の表面上に形成されている流量検出部ＦＤＵの高さは、流量検出部ＦＤＵを挟む樹脂ＭＲの高さよりも低くなっているので、流量センサＦＳ５を上金型ＵＭと下金型ＢＭで挟み込んだ場合、上金型ＵＭの下面は流量センサＦＳ５の樹脂ＭＲの上面に接触し、この樹脂ＭＲの上面よりも低い位置に形成されている流量検出部ＦＤＵには接触しない。すなわち、露出している流量検出部ＦＤＵと上金型ＵＭとの間には隙間が形成される。このため、流量センサＦＳ５をさらに樹脂ＭＲ２で封止する際にも、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵは露出したままの状態を維持することができる。
ここで、本実施の形態９における特徴は、流量センサＦＳ５から突出している突出リードＰＬＤに折り曲げ加工を施している点にある。これにより、流量センサＦＳ５を上金型ＵＭと下金型ＢＭで挟み込んだ場合、折り曲げ加工された突出リードＰＬＤが下金型ＢＭに押し付けられることになり、この下金型ＢＭに押し付けられた突出リードＰＬＤによって流量センサＦＳ５は、上金型ＵＭと下金型ＢＭの間で固定される。すなわち、折り曲げ加工された突出リードＰＬＤは、流量センサＦＳ５を所定位置へ確実に固定するための機能を有することになる。（位置決め機能）。これにより、流量センサＦＳ５を所定位置に固定した状態で樹脂ＭＲ２による封止を行なうことができる。
さらに、本実施の形態９における流量センサモジュールの製造方法の特徴は、下金型ＢＭに形成される入れ駒ＩＰ２を、断面積の大きな台座部上に挿入部を形成する構成をとっている点にある。この場合、図３６に示すように、開口部ＯＰ１の内部に入れ駒ＩＰ２の第１挿入部が挿入され、かつ、開口部ＯＰ２の内部に入れ駒ＩＰ２の第２挿入部が挿入される。そして、この入れ駒ＩＰ２には、第２挿入部の下に台座部が形成されており、この台座部が樹脂ＭＲの底面に密着するようになる。この結果、入れ駒ＩＰ２の第１挿入部と開口部ＯＰ１の間や第２挿入部と開口部ＯＰ２の間にわずかな隙間が生じても、台座部が樹脂ＭＲの裏面にしっかり押し付けられているので、樹脂ＭＲ２が開口部ＯＰ１や開口部ＯＰ２内へ侵入することを防止できるのである。つまり、本実施の形態９では、入れ駒ＩＰ２を第２挿入部よりも断面積の大きな台座部上に第２挿入部を設けるように構成しているので、台座部によって、樹脂ＭＲ２が開口部ＯＰ１や開口部ＯＰ２にまで達することはないという点と、台座部と第２挿入部との間に形成される段差部が樹脂ＭＲに押し付けられるという点との組み合わせにより、樹脂ＭＲ２が開口部ＯＰ１と開口部ＯＰ２を介してダイヤフラムＤＦの内部空間へ侵入することを効果的に防止することができる。
その後、樹脂ＭＲ２が硬化した段階で、流量センサＦＳ５を樹脂ＭＲ２で封止した流量センサモジュールを上金型ＵＭと下金型ＢＭから取り外す。これにより、本実施の形態９における流量センサモジュールを製造することができる。このとき製造される流量センサモジュールにおいては、樹脂封止工程で、入れ駒ＩＰ２を形成した下金型ＢＭを使用する結果、図３６に示すように、チップ搭載部ＴＡＢ１の底面に開口部ＯＰ１が形成され、この開口部ＯＰ１と連通する開口部ＯＰ２が樹脂ＭＲに形成され、さらに、開口部ＯＰ２と連通する開口部ＯＰ３が樹脂ＭＲ２に形成される。この開口部ＯＰ３は、入れ駒ＩＰ２に台座部を形成した結果として生じるものであり、この開口部ＯＰ３の断面積は、開口部ＯＰ２の断面積よりも大きくなっている。これにより、本実施の形態９による流量センサモジュールによれば、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、チップ搭載部ＴＡＢ１の底部に形成された開口部ＯＰ１と樹脂ＭＲに形成された開口部ＯＰ２と樹脂ＭＲ２に形成された開口部ＯＰ３を介して流量センサモジュールの外部空間と連通することになる。この結果、ダイヤフラムＤＦの内部空間の圧力と、流量センサモジュールの外部空間の圧力とを等しくすることができ、ダイヤフラムＤＦ上に応力が加わることを抑制できる。
なお、本実施の形態９における流量センサモジュールＦＳＭ１では、前記実施の形態５で説明した流量センサＦＳ５を使用する例について説明したが、本発明の技術的思想はこれに限らず、前記実施の形態１〜４で説明した流量センサＦＳ１〜ＦＳ４や前記実施の形態６〜８で説明した流量センサＦＳ６〜ＦＳ８を樹脂ＭＲ２で一体的に封止した流量センサモジュールにも幅広く適用することができる。例えば、これらの流量センサＦＳ１〜ＦＳ４、ＦＳ６〜ＦＳ８を使用した流量センサモジュールでも、気体流路部ＰＡＳを樹脂ＭＲ２の表面に形成された溝から形成し、この気体流路部ＰＡＳを、流量センサＦＳ１〜ＦＳ４、ＦＳ６〜ＦＳ８の流量検出部ＦＤＵと繋がるように形成して、気体が気体流路部ＰＡＳを通って、流量センサＦＳ１〜ＦＳ４、ＦＳ６〜ＦＳ８の流量検出部ＦＤＵへ誘導されるように構成することができる。
ここで、流量センサＦＳ１や流量センサＦＳ２は、配線基板ＷＢを使用した構成をしているが、この場合、図５（ｂ）や図１１（ｂ）に示すように、配線基板ＷＢの裏面に樹脂ＭＲが形成されない。したがって、このように構成されている流量センサＦＳ１や流量センサＦＳ２を使用した流量センサモジュールでは、配線基板ＷＢの裏面に直接樹脂ＭＲ２が形成され、この樹脂ＭＲ２に開口部ＯＰ３が形成される。このため、流量センサＦＳ１〜ＦＳ２を構成する半導体チップＣＨＰ１の裏面には、ダイヤフラムＤＦが形成されており、このダイヤフラムＤＦと平面的に見て重なる配線基板ＷＢに開口部ＯＰ１が形成されている。そして、配線基板ＷＢの裏面を覆う樹脂ＭＲ２には開口部ＯＰ３が形成されており、開口部ＯＰ１と開口部ＯＰ３は連通するように構成されることになる。これによって、ダイヤフラムＤＦの内部空間は、開口部ＯＰ１および開口部ＯＰ３を介して流量センサモジュールの外部空間と連通することになる。このとき、開口部ＯＰ１の断面積は、開口部ＯＰ３の断面積よりも小さくなる。
（実施の形態１０）
本実施の形態１０では、前記実施の形態９で説明した流量センサモジュールＦＳＭ１の変形例について説明する。
図３７は、本実施の形態１０における流量センサモジュールＦＳＭ２の実装構成を示す図である。特に、図３７（ａ）は、本実施の形態１０における流量センサモジュールＦＳＭ２の実装構成を示す平面図である。また、図３７（ｂ）は、図３７（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図３７（ｃ）は、図３７（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。図３７（ａ）〜（ｃ）に示す本実施の形態１０における流量センサモジュールＦＳＭ２の実装構成は、図３３（ａ）〜（ｃ）に示す前記実施の形態９における流量センサモジュールＦＳＭ１とほぼ同様であるため、異なる点について説明する。
前記実施の形態９では、図３３（ｂ）に示すように、気体流路部ＰＡＳが形成された樹脂ＭＲ２に埋め込まれるように流量センサＦＳ５が形成されており、流量センサＦＳ５に形成されているリードＬＤ１およびリードＬＤ２は、折り曲げられて、樹脂ＭＲ２の下方から突き出るように構成されている。
これに対し、本実施の形態１０では、図３７（ｂ）に示すように、気体流路部ＰＡＳが形成された樹脂ＭＲ２に埋め込まれるように流量センサＦＳ５が形成されており、流量センサＦＳ５に形成されているリードＬＤ１およびリードＬＤ２は、折り曲げられて、樹脂ＭＲ２の上方から突き出るように構成されている。このように構成されている本実施の形態１０における流量センサモジュールＦＳＭ２でも、本発明の技術的思想を適用することができる。
（実施の形態１１）
本実施の形態１１では、前記実施の形態９で説明した流量センサモジュールＦＳＭ１の変形例について説明する。
図３８は、本実施の形態１１における流量センサモジュールＦＳＭ３の実装構成を示す図である。特に、図３８（ａ）は、本実施の形態１１における流量センサモジュールＦＳＭ３の実装構成を示す平面図である。また、図３８（ｂ）は、図３８（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図３８（ｃ）は、図３８（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。図３８（ａ）〜（ｃ）に示す本実施の形態１１における流量センサモジュールＦＳＭ３の実装構成は、図３３（ａ）〜（ｃ）に示す前記実施の形態９における流量センサモジュールＦＳＭ１とほぼ同様であるため、異なる点について説明する。
前記実施の形態９では、図３３（ｂ）に示すように、流量センサＦＳ５を構成する樹脂ＭＲの底面を覆うように、さらなる樹脂ＭＲ２が形成されている。これに対し、本実施の形態１１における流量センサモジュールＦＳＭ３では、流量センサＦＳ５を構成する樹脂ＭＲの底面は樹脂ＭＲ２で覆われておらず、樹脂ＭＲの底面と、樹脂ＭＲ２の底面が面一となっている。このように構成されている本実施の形態１１における流量センサモジュールＦＳＭ３でも、本発明の技術的思想を適用することができる。特に、本実施の形態１１における流量センサモジュールＦＳＭ３では、樹脂ＭＲの底面を覆うように樹脂ＭＲ２が形成されていないため、樹脂ＭＲ２の使用量を削減することができる。この結果、本実施の形態１１における流量センサモジュールＦＳＭ３によれば、樹脂ＭＲ２の使用量を削減することによるコスト削減および流量センサモジュールＦＳＭ３の軽量化を図ることができる。
（実施の形態１２）
本願発明における流量センサの特徴の１つは、例えば、図１３（ｃ）、図２０（ｃ）、図２３（ｃ）あるいは図２９（ｃ）などに示すように、空気の流れと並行方向の断面において、樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなっていることをにある（第２Ａ特徴点）。これにより、流量検出部ＦＤＵの上方を流れる空気の流れを安定化することができ、これによって、流量検出部ＦＤＵにおける流量検出精度を向上させることができる。さらに、本願発明における流量センサでは、空気の流れと並行方向（Ｙ方向）の断面において、半導体チップＣＨＰ１の上部を部分的に樹脂ＭＲが覆う形状をしている（第２Ｂ特徴点）。このことから、空気の流れと並行方向の断面において、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲの接触面積が増えるため、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲとの界面の剥離を防止することができる。以上のように、本願発明における流量センサは、上述したように、第２Ａ特徴点と第２Ｂ特徴点を備えているので、剥離部分からクラックが成長して大きな割れが発生する問題を回避することができるとともに、流量検出部ＦＤＵの上方での空気の乱れを抑制することができる結果、流量検出部ＦＤＵでの正確な空気流量の測定精度を向上させることができる。
例えば、流量センサを構成する半導体チップを樹脂で封止する技術として、図３９に示すように、弾性体フィルム（離型フィルムシート）を設置した金型によって半導体チップなどの部品をクランプして、樹脂で封止する方法が考えられる。この方法によれば、半導体チップやリードフレームなどの部品の実装寸法バラツキを、離型フィルムの肉厚方向の寸法変化で吸収することができる利点がある。
具体的に、図３９は、上述した製造方法として、下金型ＢＭと、弾性体フィルムＬＡＦを設置した上金型ＵＭとによって、リードフレームのチップ搭載部ＴＡＢ１上に搭載された半導体チップＣＨＰ１などの部品をクランプした状態で、上金型ＵＭと下金型ＢＭとの間に形成される空間に樹脂ＭＲを注入する工程を示す断面図である。特に、図３９は、流量センサの空気（気体）の流れ方向の断面図が示されている。図３９に示すように、半導体チップＣＨＰ１の端部は、弾性体フィルムＬＡＦを介して上金型ＵＭで押し付けられており、これによって、半導体チップＣＨＰ１が上金型ＵＭで固定される。このとき、上金型ＵＭから押し付けられる圧力によって、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）と上金型ＵＭで挟まれる弾性体フィルムＬＡＦは、膜厚方向に圧縮されて、弾性体フィルムＬＡＦの膜厚寸法が小さくなる。一方、半導体チップＣＨＰ１に隣接する領域においては、上金型ＵＭが半導体チップＣＨＰ１を押さえ付けずに空間を形成することから、この空間に存在する弾性体フィルムＬＡＦは、膜厚方向に圧縮されない。この結果、図３９に示すように、半導体チップＣＨＰ１と上金型ＵＭで挟まれる弾性体フィルムＬＡＦの膜厚が、空間に配置される弾性体フィルムＬＡＦの膜厚より小さくなる。そして、上述した空間に樹脂ＭＲが注入されることになるから、結果として、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）の位置よりも樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）の位置のほうが低くなる。このように、図３９に示す製造方法で半導体チップＣＨＰ１を樹脂ＭＲで封止する場合、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）の位置よりも樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）の位置のほうが低くなる流量センサが製造されることになる。この場合、流量検出部ＦＤＵの上方での空気の乱れが発生するため、流量検出部ＦＤＵでの空気流量の測定が不安定になる問題点が発生する。以下に、このメカニズムについて説明する。
図４０は、図３９の製造方法によって製造した流量センサの空気（気体）の流れ方向の断面構造を示す図である。図４０に示すように、チップ搭載部ＴＡＢ１上に接着材ＡＤＨ１によって半導体チップＣＨＰ１が搭載されており、この半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）は樹脂ＭＲから露出している。すなわち、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）に形成されている流量検出部ＦＤＵおよび制御部ＣＵが樹脂ＭＲから露出しているとともに、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）の位置が樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）の位置よりも高くなっている。このように構成されている流量センサにおいて、流量検出部ＦＤＵの上方に気体（空気）が流れている場合を考える。図４０では、紙面の左側から右側に向って気体（空気）が流れている状態が示されている。
図４０に示すように、紙面の左側から流れてきた気体（空気）は、まず、流量センサの樹脂ＭＲの上方を通過する。そして、樹脂ＭＲの上方から半導体チップＣＨＰ１の上方に向って気体（空気）が流れるとき、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも低い位置にあるため、気体（空気）は、高さが低い樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）から半導体チップＣＨＰ１の突出している側面に衝突する。これによって、気体（空気）の流れが乱されて、気体（空気）は、半導体チップＣＨＰ１の上方へと大きく変化して流れる。この後、半導体チップＣＨＰ１の上方へ流れた気体（空気）は、再度、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）に並行な方向へ流れる。このように、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも低い場合、樹脂ＭＲから突出している半導体チップＣＨＰ１の側面の影響によって、気体（空気）の流れが大きく乱されることになる。すると、流量検出部ＦＤＵの上流において、気体（空気）の流れの方向が大きく変わって流量が不安定となる結果、流量検出部ＦＤＵでの流量検出精度が不安定になってしまうのである。
これに対し、前記実施の形態１〜６で説明した本願発明によれば、空気の流れと並行方向の断面において、樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなっており（第２Ａ特徴点）、かつ、空気の流れと並行方向（Ｙ方向）の断面において、半導体チップＣＨＰ１の上部を部分的に樹脂ＭＲが覆う形状をしている（第２Ｂ特徴点）。これにより、流量検出部ＦＤＵの上方を流れる空気の流れを安定化することができ、これによって、流量検出部ＦＤＵにおける流量検出精度を向上させることができる。以下、具体的に説明する。
図４１は、例えば、前記実施の形態１〜６で説明した本願発明の製造方法によって製造した流量センサの空気（気体）の流れ方向の断面構造を示す図である。図４１に示すように、チップ搭載部ＴＡＢ１上に接着材ＡＤＨ１によって半導体チップＣＨＰ１が搭載されており、この半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）の端部（半導体チップＣＨＰ１の一部）は樹脂ＭＲで覆われている。すなわち、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）に形成されている流量検出部ＦＤＵは樹脂ＭＲから露出しているものの、流量検出部ＦＤＵを除く半導体チップＣＨＰ１の端部は樹脂ＭＲで覆われている。したがって、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）の位置は、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）の位置よりも低くなることになる。このように構成されている流量センサにおいて、流量検出部ＦＤＵの上方に気体（空気）が流れている場合を考える。図４１では、紙面の左側から右側に向って気体（空気）が流れている状態が示されている。
図４１に示すように、紙面の左側から流れてきた気体（空気）は、まず、流量センサの樹脂ＭＲの上方を通過する。そして、樹脂ＭＲの上方から半導体チップＣＨＰ１の上方に向って気体（空気）が流れるとき、本願発明では、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも高い位置にあるため、気体（空気）は、半導体チップＣＨＰ１の側面に邪魔されることなく、スムーズに半導体チップＣＨＰ１の上方へと流れを変化させることなく流れる。すなわち、本願発明では、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも高い位置にあるため、半導体チップＣＨＰ１の側面が突出することがない。このことから、流量検出部ＦＤＵの上方を流れる気体（空気）の流れを乱すことなく、安定して流量検出部ＦＤＵの上方を気体（空気）がスムーズに流れるのである。このように、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも高い場合、気体（空気）の流れが乱されることなくスムーズに流れるため、流量検出部ＦＤＵの上方における気体（空気）の流れが安定する結果、流量検出部ＦＤＵでの流量検出精度を向上させることができるのである。以上のように、第２Ａ特徴点と第２Ｂ特徴点とを両方備える構成をとる場合、流量検出部ＦＤＵの上方を流れる空気の流れを安定化することができ、これによって、流量検出部ＦＤＵにおける流量検出精度を向上させる利点が得られるとともに、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲの接触面積が増えるため、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲとの界面の剥離を防止することができる利点も得ることができる。
ここで、特に、流量検出部ＦＤＵにおける流量検出精度を向上させるために、流量検出部ＦＤＵの上方を流れる空気の流れを安定化させることを優先的に考慮することを本発明者が検討したところ、以下に示す技術的思想を想到したので、この技術的思想についてさらに説明する。
具体的に、本発明者は、前記実施の形態３〜６に示した気体（空気）の流れ方向における流量センサの断面において、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）から樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）までの高さ寸法Ｈ１と、露出している半導体チップＣＨＰ１の寸法Ｌ１の比率を変更した場合の流量検出部ＦＤＵにおける気体の流れを流体解析で検討した。この流体解析にはＦＬＯＷ−３Ｄ（ＦＬＯＷ ＳＣＩＥＮＣＥ社製）を用いて、解析モデルとして図４２に示す形状を用いた。図４２は、流体解析モデルの構成を示す図である。図４２（ａ）は、流体解析モデルの構造を上部から見た平面図であり、図４２（ｂ）は、図４２（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。また、図４２（ｃ）は、図４２（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。図４２（ａ）〜（ｃ）において、中央部に半導体チップＣＨＰ１が配置されている。そして、半導体チップＣＨＰ１の端部を覆うように樹脂ＭＲが形成されており、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）の位置よりも、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）の位置が高くなるように構成している。このとき、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）から樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）までの高さを高さ寸法Ｈ１とし、露出している半導体チップＣＨＰ１の寸法を寸法Ｌ１と定義している。また、樹脂ＭＲの両側面を側面ＷＳ１および側面ＷＳ２としている。ここで、気体（空気）は、図４２（ａ）の左側から右側へ流れるものとし、気体（空気）の通路ＴＲは、図４２（ｂ）および図４２（ｃ）に示す通りである。なお、流体解析モデルにおける気体の通路ＴＲの高さ（Ｚ方向）は０．５ｍｍ、幅（Ｘ方向）は２ｍｍ、長さ（Ｙ方向）は８ｍｍとし、要素分割数は４００００としている。また、気体（空気）の物性値として、密度１．２２５ｋｇ／ｍ３、粘度１．７８１×１０−５Ｐａ・ｓ、気体（空気）流量０．０１Ｋｇ／ｈとしている。そして、Ｚプラス方向は対称境界とし、Ｙマイナス方向から気体（空気）が流入し、Ｙプラス方向に気体（空気）が流出する設定とし、非圧縮性流体の伝熱を伴わない解析検討を行っている。なお、流量検出部ＦＤＵは、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）から樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）までの高さ寸法Ｈ１と比較して寸法が小さいので、今回の流体解析モデルではモデル化はしていないが、例えば、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）の中央部に設置されているものとする。
このような条件の下、気体（空気）の流れ方向の断面（ＹＺ平面）での半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）の中央部（流量検出部ＦＤＵの配置位置）において、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）からＺ方向に２５μｍだけ離れた位置におけるＹ方向の速度を計算した。この結果を図４３に示す。
図４３は、上述した条件下におけるＹ方向の速度を計算した結果を示すグラフである。図４３において、横軸は、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）から樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）までの高さ寸法Ｈ１と、露出している半導体チップＣＨＰ１の寸法Ｌ１の比率（Ｈ１／Ｌ１）の値を示しており、縦軸は、Ｙ方向の速度を示している。図４３に示すように、Ｈ１／Ｌ１が小さい場合には、Ｙ方向の速度は正の値を示しているのに対し、Ｈ１／Ｌ１が大きくなると、Ｙ方向の速度は負の値を示すようになることがわかる。これは、気体（空気）の流れ方向の下流において半導体チップＣＨＰ１を部分的に封止（モールド）している樹脂ＭＲの側面ＷＳ２と衝突した空気が逆流して流れるため、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）の近傍においても気体が逆流して流れる結果と考えることができる。このことから、流量検出部ＦＤＵ（半導体チップＣＨＰ１）の上方における気体（空気）の流れを充分に安定化させる観点を優先させる場合、Ｈ１／Ｌ１の値はあまり大きくならない方が望ましいことがわかる。言い換えれば、Ｈ１／Ｌ１が小さい場合には、気体（空気）の流れ方向の上流側において、半導体チップＣＨＰ１を部分的に封止（モールド）している樹脂ＭＲの側面ＷＳ１から半導体チップＣＨＰ１へ気体（空気）がスムーズに流れ、かつ、下流側の樹脂ＭＲの側面ＷＳ２での逆流も生じにくくなることから、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）近傍の気体（空気）の流れは均一となり、さらには、逆流の抑制によって正確な流量測定が可能となる。すなわち、図４３に示すように、例えば、０＜Ｈ１／Ｌ１≦１．５の範囲にある流量センサの構造によれば、Ｙ方向の速度が負になることはなく、つまり、下流側の樹脂ＭＲの側面ＷＳ２での逆流が生じず、安定して流量測定精度を向上させることができる。なお、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）近傍の気体（空気）の流れを均一にできれば、気体（空気）の流量が小さくても、流量値を補正して、正確な流量測定を行なうことができる。以上の結果から、本願発明（本実施の形態１２）では、気体（空気）の流れ方向における断面において、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）から樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）までの高さ寸法Ｈ１と、露出している半導体チップＣＨＰ１の寸法Ｌ１の比率であるＨ１／Ｌ１が、０＜Ｈ１／Ｌ１≦１．５の条件を満たしていることが、流量検出部ＦＤＵの上方を流れる空気の流れを安定化させることを優先する観点から望ましい。
なお、本発明者の検討の結果、流量検出部ＦＤＵの上方を流れる空気の流れを安定化させるためには、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）から樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）までの高さ寸法Ｈ１と、露出している半導体チップＣＨＰ１の寸法Ｌ１の比率が重要であり、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲの境界領域におけるテーパ形状には依存しないことがわかっている。
（実施の形態１３）
前記実施の形態１２では、空気の流れと並行方向の断面において、樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなっており（第２Ａ特徴点）、かつ、空気の流れと並行方向（Ｙ方向）の断面において、半導体チップＣＨＰ１の上部を部分的に樹脂ＭＲが覆う形状をしている（第２Ｂ特徴点）例について説明した。ところが、流量センサの小型・軽量化に対応して、半導体チップＣＨＰ１の寸法が小さくなる場合には、気体（空気）の流れ方向と並行な方向において、半導体チップＣＨＰ１の上部を部分的に樹脂ＭＲで覆うと、流量検出部ＦＤＵまでも樹脂ＭＲで覆われてしまうおそれがある。
このとき、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）を部分的に樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）で覆わない構造を取ることが考えられる。この構造は、例えば、図３９に示す製造方法（例えば、特開２００４−７４７１３号公報（特許文献６））で製造することができる。この場合、図４０に示すように、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）に形成されている流量検出部ＦＤＵおよび制御部ＣＵが樹脂ＭＲから露出するが、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）の位置が樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）の位置よりも高くなる流量センサが製造されることになる。図４０に示す流量センサにおいて、気体（空気）は、高さの低い樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）から半導体チップＣＨＰ１の側面に衝突するように流れ、この気体（空気）は、半導体チップＣＨＰ１の上部へと大きく変化して流れる。この後、半導体チップＣＨＰ１の上部へ流れた気体（空気）は、再度、半導体チップＣＨＰ１の方向（下部方向）に流れる。このように、流量検出部ＦＤＵの上流において、空気の流れの方向が大きく変わると、流量検出部ＦＤＵでの流量検出精度が不安定になってしまう。
そこで、本実施の形態１３では、空気の流れと並行方向の断面において、樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなる一方で、空気の流れと並行方向（Ｙ方向）の断面において、半導体チップＣＨＰ１の上部を部分的に樹脂ＭＲが覆わない流量センサを得る工夫を施している。
図４４は、本実施の形態１３における流量センサの空気（気体）の流れ方向の断面構造を示す図である。図４４に示すように、チップ搭載部ＴＡＢ１上に接着材ＡＤＨ１によって半導体チップＣＨＰ１が搭載されており、この半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）は樹脂ＭＲで覆われていない。すなわち、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）は樹脂ＭＲから露出している。したがって、流量センサの小型・軽量化に対応して、半導体チップＣＨＰ１の寸法が小さくなる場合であっても、流量検出部ＦＤＵまでも樹脂ＭＲで覆われてしまうことを防止できる。
そして、図４４に示すように、露出している流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体（空気）の進行方向と並行する任意断面において、半導体チップＣＨＰ１と接する第１領域では、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ１）が低く、かつ、第１領域よりも半導体チップＣＨＰ１から離れた第２領域の少なくとも一部においては、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ２）の高さが高くなっている。これにより、本実施の形態１３における流量センサによれば、流量検出部ＦＤＵの上方における気体（空気）の流れを安定化させることができ、これによって、流量検出部ＦＤＵでの流量検出精度を向上させることができる。
具体的に、本実施の形態１３の流量センサにおいて、流量検出部ＦＤＵの上方に気体（空気）が流れている場合を考える。図４４では、紙面の左側から右側に向って気体（空気）が流れている状態が示されている。
図４４に示すように、紙面の左側から流れてきた気体（空気）は、まず、流量センサの樹脂ＭＲの上方を通過する。そして、樹脂ＭＲの上方から半導体チップＣＨＰ１の上方に向って気体（空気）が流れるとき、本願発明では、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ２）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも高い位置にあるため、気体（空気）は、半導体チップＣＨＰ１の側面に邪魔されることなく、スムーズに半導体チップＣＨＰ１の上方へと流れを変化させることなく流れる。すなわち、本願発明では、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ２）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも高い位置にあるため、半導体チップＣＨＰ１と接する第１領域における樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ１）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも低くなっている影響は少なくなる。このことから、流量検出部ＦＤＵの上方を流れる気体（空気）の流れを乱すことなく、安定して流量検出部ＦＤＵの上方を気体（空気）がスムーズに流れるのである。このように、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ２）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも高い場合、気体（空気）の流れが乱されることなくスムーズに流れるため、流量検出部ＦＤＵの上方における気体（空気）の流れが安定する結果、流量検出部ＦＤＵでの流量検出精度を向上させることができるのである。以上のことから、本実施の形態１３における流量センサによれば、樹脂ＭＲが半導体チップＣＨＰ１を覆っていないため、半導体チップＣＨＰ１の小型化が推進される場合であっても、流量検出部ＦＤＵが樹脂ＭＲで覆われることを防止できる。さらに、本実施の形態１３における流量センサによれば、半導体チップＣＨＰ１と接する第１領域においては、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ１）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも低くなるものの、第１領域よりも半導体チップＣＨＰ１から離れた第２領域においては、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ２）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも高くなっている。この結果、流量検出部ＦＤＵの上方における気体（空気）の流れが安定する結果、流量検出部ＦＤＵでの流量検出精度を向上させることができる。
以下に、本実施の形態１３における流量センサを製造する封止工程について説明する。図４５は、本実施の形態１３における流量センサを製造する封止工程を説明する図である。図４５に示すように、上金型ＵＭに設置した入れ駒ＩＰＵの先端の寸法ＬＲ１を半導体チップＣＨＰ１の寸法ＬＣ１よりも大きくすることによって、気体（空気）の流れ方向の断面において、半導体チップＣＨＰ１の上部を部分的に樹脂ＭＲで覆わない構造としている。なお、入れ駒ＩＰＵの上金型ＵＭから突き出す寸法ＬＰは、入れ駒ＩＰＵの根元に設置したスペーサＳＰＣによって調整できるものとする。
ここで、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）と上金型ＵＭに設置した入れ駒ＩＰＵに挟まれる領域では、弾性体フィルムＬＡＦが膜厚方向に圧縮されて膜厚が小さくなる。一方、半導体チップＣＨＰ１に接する第１領域近傍において、弾性体フィルムＬＡＦは圧縮されないため、弾性体フィルムＬＡＦの膜厚は、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）と上金型ＵＭで挟まれる領域よりも大きくなる。
この場合、気体（空気）の流れ方向の断面において、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が低くなり、半導体チップＣＨＰ１の上流側において、気体（空気）の流れが乱れる問題が生じるおそれがある。
そこで、本実施の形態１３では、半導体チップＣＨＰ１の上流側において、気体（空気）の流れが乱れることを防止する工夫を施している。具体的に、半導体チップＣＨＰ１に接する第１領域近傍では、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ１）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも低くなるものの、第１領域よりも半導体チップＣＨＰ１から離れた第２領域においては、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ２）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＭＲ２）よりも高くなる工夫を施している。すなわち、上金型ＵＭから入れ駒ＩＰＵを寸法ＬＰだけ突出して設置することにより、入れ駒ＩＰＵの先端と半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）で弾性体フィルムＬＡＦを圧縮して半導体チップＣＨＰ１をクランプする。このとき、入れ駒ＩＰＵの先端の寸法ＬＲ１が半導体チップＣＨＰ１の寸法ＬＣ１よりも大きいので、半導体チップＣＨＰ１に接する第１領域近傍では、弾性体フィルムＬＡＦの膜厚寸法によって、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ１）が低くなるものの、第１領域よりも半導体チップＣＨＰ１から離れた第２領域においては、入れ駒ＩＰＵの突き出す寸法ＬＰの設定によって、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ２）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも高くすることができる。
このようにして製造された流量センサ近傍の気体（空気）の流れを図４２に示す流体解析で検討した空気の流れ方向の模式図を図４４に示す。図４４に示すように、本実施の形態１３における流量センサによって、Ｙマイナス方向から流れてきた気体（空気）の主流が半導体チップＣＨＰ１の側面に直接衝突することを防止できるので、半導体チップＣＨＰ１の上部を部分的に樹脂ＭＲで覆わなくても、空気の流れが乱されることを防止できることがわかる。
また、図４３の結果から、気体（空気）の流れ方向における断面において、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）から樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ２）までの高さ寸法Ｈ１と、露出している半導体チップＣＨＰ１の寸法Ｌ１との比率が、０＜Ｈ１／Ｌ１≦１．５を満たしていることが望ましい。
ここで、入れ駒ＩＰＵの先端の寸法ＬＲ１と半導体チップＣＨＰ１の寸法ＬＣ１を等しくすれば、半導体チップＣＨＰ１の端部から、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも樹脂ＭＲの上面を高い形状とすることができると考えられる。つまり、半導体チップＣＨＰ１と接する第１領域においても、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ１）が低くなることを防止することができると考えられる。
しかし、実際の製造工程では、リードフレームへの半導体チップＣＨＰ１の搭載精度にはバラツキが生じ、更に、リードフレームの寸法や半導体チップＣＨＰ１の寸法自体にもバラツキが生じる。このため、入れ駒ＩＰＵの先端の寸法ＬＲ１と半導体チップＣＨＰ１の寸法ＬＣ１を等しくしても、クランプ時に、入れ駒ＩＰＵの先端の寸法ＬＲ１と半導体チップＣＨＰ１の寸法ＬＣ１をバラツキなく位置合わせすることは困難となる。
このことから、本実施の形態１３では、上述したバラツキが生じることを考慮して、半導体チップＣＨＰ１と接する第１領域においては、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ１）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも低くなるものの、第１領域よりも半導体チップＣＨＰ１から離れた第２領域においては、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ２）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも高くなるようにしているのである。
なお、本実施の形態１３では、１チップ構造の流量センサについて説明したが、本発明の技術的思想は、これに限らず、流量検出部ＦＤＵを搭載した第１半導体チップと、制御回路部を搭載した第２半導体チップを備える２チップ構造の流量センサにも適用できる。さらに、半導体チップＣＨＰ１の上面よりも高さの低い樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ１）とは別の樹脂ＭＲの上面においては、少なくとも一部の上面が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも高さが高ければ良いものとする。
また、半導体チップＣＨＰ１と樹脂ＭＲの接着性を向上するために、例えば、半導体チップＣＨＰ１の側面にポリイミド膜を形成し、このポリイミド膜と樹脂ＭＲが、半導体チップＣＨＰ１の側面で接するように構成してもよい。このとき、ポリイミド膜は、半導体チップＣＨＰ１の側面全体に形成されていてもよい。
（実施の形態１４）
本実施の形態１４においては、空気の流れと並行方向の断面において、樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなっており（第２Ａ特徴点）、かつ、半導体チップＣＨＰ１上に開口部を有する枠体を搭載する例について説明する。
例えば、半導体チップＣＨＰ１の上部に、接着材ＡＤＨを介して、更に別の半導体チップを積層し、樹脂で封止したパッケージ構造として、特開２０００−３１３０９号公報（特許文献５）に示す技術がある。この技術は、半導体チップ上に接着剤を介して他の半導体チップを搭載した構造をしており、この構造を応用して、図４６に示すように、気体（空気）の流れ方向の断面において、流量検出部ＦＤＵを形成した半導体チップＣＨＰ１に、半導体チップＣＨＰ１と同素材のシリコン材質からなる板ＳＴに貫通孔ＴＨを開けた構造体を接着材ＡＤＨ３で接着して樹脂で封止した構造の流量センサが考えられる。この流量センサによれば、シリコン材質の板ＳＴに貫通孔ＴＨを開けて使用しているため、脆性材料のシリコン素材に貫通孔ＴＨを開けることが困難な問題と、シリコン素材の板ＳＴの肉厚が薄くなると、板ＳＴに割れが発生しやすくなり、取り扱いが難くなる問題点が考えられる。
そこで、本実施の形態１４では、シリコン材質の板ＳＴに替えて枠体ＦＲを使用することを特徴としている。図４７は、枠体ＦＲの構成を示す図である。具体的に、図４７（ａ）は、枠体ＦＲの構成を示す平面図であり、図４７（ｂ）は、図４７（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図４７（ａ）および図４７（ｂ）に示すように、枠体ＦＲは、段差を有するフレーム形状をしており、中央に開口部ＯＰ４が形成されている。この枠体ＦＲは、例えば、ＰＢＴ、ＡＢＳ、ＰＣ、ナイロンなどの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を用いて、射出成形やトランスファ成形法で、金型内に樹脂を充填してモールド成形することにより形成されたり、鉄合金、アルミニウム合金、あるいは、銅合金などの金属材料を用いてプレス加工で成形することにより形成される。
図４８は、気体（空気）の流れ方向の断面において、本実施の形態１４における流量センサの断面構造を示す図である。具体的に、本実施の形態１４における流量センサは、チップ搭載部ＴＡＢ１上に接着材ＡＤＨ１で接着した半導体チップＣＨＰ１を有している。そして、この半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）には、流量検出部ＦＤＵが形成されており、この流量検出部ＦＤＵを形成した半導体チップＣＨＰ１に、開口部ＯＰ４を有する枠体ＦＲが搭載され、半導体チップＣＨＰ１の側面および枠体ＦＲの側面を樹脂ＭＲで封止した構造をしている。このとき、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）は、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも高い位置に配置されている。そして、枠体ＦＲに形成された開口部ＯＰ４から流量検出部ＦＤＵが露出している。さらに、枠体ＦＲに形成されている段差部によって、枠体ＦＲが半導体チップＣＨＰ１に固定されている。つまり、枠体ＦＲには、半導体チップＣＨＰ１の側面に並行する壁部を有しており、この壁部を半導体チップＣＨＰ１に密着させることにより、半導体チップＣＨＰ１に位置合わせされた状態で枠体ＦＲを配置することができる。このとき、枠体ＦＲは、半導体チップＣＨＰ１と接着していてもよいし、あるいは、接着されていなくてもよい。特に、枠体ＦＲが半導体チップＣＨＰ１に接着されている場合には、枠体ＦＲの位置ずれを防止できる効果を得ることができる。
このように構成されている本実施の形態１４における流量センサによれば、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも高いので、気体（空気）の流れが乱されることなくスムーズに流れる。このため、流量検出部ＦＤＵの上方における気体（空気）の流れが安定する結果、流量検出部ＦＤＵでの流量検出精度を向上させることができる。
続いて、本実施の形態１４における流量センサを製造する封止工程について説明する。まず、図４９に示すように、チップ搭載部ＴＡＢ１に接着材ＡＤＨ１を介して搭載した半導体チップＣＨＰ１上に枠体ＦＲを配置する。このとき、枠体ＦＲは開口部ＯＰ４を有するフレーム形状をしており、枠体ＦＲに形成されている開口部ＯＰ４から流量検出部ＦＤＵが露出するように、枠体ＦＲが半導体チップＣＨＰ１上に配置される。ここで、枠体ＦＲは、半導体チップＣＨＰ１と接着されていてもよいし、あるいは、接着されていなくてもよい。
次に、図５０に示すように、チップ搭載部ＴＡＢ１上に搭載された半導体チップＣＨＰ１を金型でクランプし、金型内の空間に樹脂を充填する。具体的には、図５０に示すように、チップ搭載部ＴＡＢ１上に搭載された半導体チップＣＨＰ１を上金型ＵＭと下金型ＢＭでクランプする。このとき、上金型ＵＭには弾性体フィルムＬＡＦが貼り付けており、弾性体フィルムＬＡＦを介して上金型ＵＭが半導体チップＣＨＰ１上に設けられた枠体ＦＲに押し付けられることになる。このため、弾性体フィルムＬＡＦを介して半導体チップＣＨＰ１が押さえつけられるため、半導体チップＣＨＰの実装バラツキを弾性体フィルムＬＡＦの膜厚変化によって吸収することができる。さらに、半導体チップＣＨＰ１上に設けられた枠体ＦＲに上金型ＵＭが弾性体フィルムＬＡＦを介して押し付けられるため、枠体ＦＲの開口部ＯＰ４から露出する流量検出部ＦＤＵを上金型ＵＭから保護することができる。その後、金型内に形成された空間に樹脂ＭＲを注入することにより、封止工程が実施される。これにより、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも高い状態の流量センサを製造することができる。
ここで、上金型ＵＭと下金型ＢＭで、中央に開口部ＯＰ４を形成した枠体ＦＲと半導体チップＣＨＰ１とをクランプして、枠体ＦＲと半導体チップＣＨＰ１とを密着させた状態で樹脂ＭＲを金型内の空間に注入しているため、中央に開口部ＯＰ４を形成した枠体ＦＲと半導体チップＣＨＰ１とを接着しない構造にしても、中央に開口部ＯＰ４を形成した枠体ＦＲと半導体チップＣＨＰ１との隙間から流量検出部ＦＤＵへ樹脂が流入することを防止することができる。ただし、封止工程よりも前の工程での取り扱いを容易にするため、中央に開口部ＯＰ４を形成した枠体ＦＲと半導体チップＣＨＰ１とを接着した構造とすることもできる。
このように本実施の形態１４における流量センサにおいても、空気の流れと並行方向の断面において、樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなっている（第２Ａ特徴点）。このため、本実施の形態１４における流量センサによれば、流量検出部ＦＤＵの上方における気体（空気）の流れが安定する結果、流量検出部ＦＤＵでの流量検出精度を向上させることができる。さらに、気体（空気）の流れを安定させて、流量検出部ＦＤＵでの流量検出精度を向上する観点からは、気体（空気）の流れ方向における断面において、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）から樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）までの高さ寸法Ｈ１と、露出している半導体チップＣＨＰ１の寸法Ｌ１の比率が、０＜Ｈ１／Ｌ１≦１．５を満たすことが望ましい。なお、本実施の形態１４では、１チップ構造の流量センサを例に挙げて説明したが、本発明の技術的思想は、これに限らず、例えば、流量検出部ＦＤＵを搭載した第１半導体チップと制御部を搭載した第２半導体チップとを備える２チップ構造の流量センサにも適用することができる。
（実施の形態１５）
前記実施の形態３〜６では、例えば、図１３、図２０、図２３、図２９に示すように、半導体チップＣＨＰ１に対して気体（空気）の流れ方向の上流側（Ｙプラス方向）の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）の高さと、気体（空気）の流れ方向の下流側（Ｙマイナス方向）の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）の高さがほぼ等しい形状について説明した。
このような場合、例えば、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）よりも高さの低い半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）に水やダストなどが溜まって、排出されない可能性がある。このことから、本実施の形態１５では、気体（空気）の流れ方向の断面において、半導体チップＣＨＰ１に対して気体（空気）の流れ方向の下流側での樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）の高さの少なくとも一部が、気体（空気）流れ方向の上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ）の高さよりも低い形状としている。これにより、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）に水やダストなどが溜まることを抑制することができる。
図５１は、本実施の形態１５における流量センサの構成を示す図である。具体的に、図５１（ａ）は、本実施の形態１５における流量センサを上面から見た平面図である。図５１（ｂ）は、図５１（ａ）のＡ−Ａ線での断面図を示しており、図５１（ｃ）は、図５１（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図を示している。
気体（空気）の流れ方向の断面を示す図５１（ｃ）において、半導体チップＣＨＰ１に対して、下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）の高さの少なくとも一部が、上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ）の高さよりも低くなっている。特に、図５１（ｃ）では、下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）の高さが、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）の高さよりも低くなっている。このような形状を用いると、気体（空気）の流れ方向の上流から流れてきた水やダストは、半導体チップＣＨＰ１上に溜まらずに、上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ）の高さよりも低い下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）を通って下流側へ排出することができる。
ここで、上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ）の高さよりも低い下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）は、例えば、図５２に示すように、露出している半導体チップＣＨＰ１のＸ方向の幅と等しい寸法にわたって低くなっていてもよいし、図５３に示すように、半導体チップＣＨＰ１に近い領域では、高さが低くなっている下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）のＸ方向の幅が広く、気体（空気）の流れ方向の下流に進むに従って、高さが低くなっている下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）のＸ方向の幅が狭くなっていてもよい。
また、図５４に示すように、ワイヤ（金線）Ｗ１のループ高さが高い場合には、このワイヤＷ１のループ部を封止するために樹脂面を部分的に高くすることもできる。
次に、図５５は、本実施の形態１５における流量センサにおいて、気体（空気）の流れ方向の断面を示す図である。図５５に示すように、上流側から流れてきた水やダストを排出するためには、半導体チップＣＨＰ１に対して下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）の高さの少なくとも一部が、上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ）の高さよりも低ければよい。具体的には、例えば、図５５に示すように、下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）の高さは、上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ）の高さよりも低く、かつ、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも高い構造とすることもできるし、例えば、図５６に示すように、下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）の高さは、上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）の高さよりも低く、かつ、半導体チップＣＨＰ１と同じ高さとなる構造とすることもできる。
さらに、図５７に示すように、露出している流量検出部ＦＤＵを挟むように気流制御部ＦＣＵ１および気流制御部ＦＣＵ２が形成されている構造においても、気体（空気）の流れ方向の断面において、半導体チップＣＨＰ１に対して下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）の高さの少なくとも一部が、上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ）の高さよりも低くなるようにすることもできる。
また、図５８に示すように、１チップ構造の流量センサについても、気体（空気）の流れ方向の断面（図５８（ｃ））において、半導体チップＣＨＰ１に対して下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）の高さの少なくとも一部が、上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ）の高さよりも低い構造とすることもできる。
なお、図５８においても、下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）の高さは、上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ）の高さよりも低く、かつ、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも高い構造とすることもできるし、下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）の高さが、上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ）の高さよりも低く、かつ、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）と同じ高さとなる構造とすることができる。
さらに、１チップ構造の流量センサにおいても、上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ）の高さよりも低い下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）は、例えば、露出している半導体チップＣＨＰ１のＸ方向の幅と等しい寸法にわたって低くなっていてもよいし、半導体チップＣＨＰ１に近い領域では、高さが低くなっている下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）のＸ方向の幅が広く、気体（空気）の流れ方向の下流に進むに従って、高さが低くなっている下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）のＸ方向の幅が狭くなっていてもよい。また、１チップ構造の流量センサについても、ワイヤＷ１のループ高さが高い場合には、このワイヤＷ１のループ部を封止するために樹脂面を部分的に高くすることもできる。
ここで、図５１〜図５８に示す半導体チップＣＨＰ１の上面または側面において、樹脂ＭＲで覆われる部分の少なくとも一部にポリイミド膜が形成されていることが望ましい。
また、図５９に示すように、半導体チップＣＨＰ１に接する第１領域近傍では、上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ２）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも低くなるものの、第１領域よりも半導体チップＣＨＰ１から離れた第２領域においては、上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ１）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＭＲ２）よりも高くなる構造においても、下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）の高さの少なくとも一部が、上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ１）の高さよりも低くなる構造を取ることができる。このとき、例えば、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）および側面には、ポリイミド膜が形成されており、このポリイミド膜と樹脂ＭＲが、半導体チップＣＨＰ１の側面で接していることが、半導体チップＣＨＰ１からの樹脂ＭＲの剥離を防止する観点から望ましい。なお、ポリイミド膜は、半導体チップＣＨＰ１側面の一部に形成されていてもよいし、側面全体に形成されていてもよい。
なお、本実施の形態１５における流量センサにおいても、気体（空気）の流れを安定させて、流量検出部ＦＤＵでの流量検出精度を向上する観点から、気体（空気）の流れ方向における断面において、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）から樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ）（ＳＵＲ（ＵＲ１））までの高さ寸法Ｈ１と、露出している半導体チップＣＨＰ１の寸法Ｌ１の比率が、０＜Ｈ１／Ｌ１≦１．５を満たすことが望ましい。
また、本実施の形態１５における流量センサを用いて、エンジンの脈動による空気の逆流を検知する場合には、下流から上流に逆流する水やダストを上流側から排出するために、空気流動の上流側（Ｙ方向のマイナス側）の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ）を、空気流動の下流側に設置した樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）と同様に、他の領域の樹脂面よりも低くすることができる。
図６０は、空気流動の上流側（Ｙ方向のマイナス側）の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ）を、空気流動の下流側に設置した樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）と同様に、他の領域の樹脂面よりも低くする構成例を示す図である。このように、上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ）の高さおよび下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）の高さを低くする場合には、気体（空気）の流れ方向と直交する方向おいて、他の樹脂ＭＲの上面の高さよりも低い形状とすることができる。このとき、上流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＵＲ）の高さおよび下流側の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＬＲ）の高さは、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも高さが高くても、低くても、高さが同一でもよく、気体（空気）の流れ方向と直交する方向において、他の樹脂面の高さよりも低い形状をしていればよい。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
また、上述した前記実施の形態で説明した流量センサは、流量検出部ＦＤＵを形成した半導体チップＣＨＰ１の表面（上面）にポリイミド膜ＰＩＱを形成する例を示したが、本発明の技術的思想は、これだけに限定されるものではなく、窒化シリコン膜（Ｓｉ３Ｎ４）、ポリシリコン膜、ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４)を原料とした酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）などの膜を、半導体チップＣＨＰ１の表面に形成してもよい。これによって、樹脂ＭＲと半導体チップＣＨＰ１の接着性を向上させて、剥離を防止することができる。
なお、窒化シリコン膜、ポリシリコン膜、酸化シリコン膜は、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法などの化学気相成長法、化学気相蒸着法または化学蒸着法や物理気相成長法または物理蒸着法によって形成することができる。これらの半導体チップＣＨＰ１上に形成された膜は、半導体チップＣＨＰ１を構成するシリコン（Ｓｉ）上に形成される酸化シリコン膜の増加を防止して、樹脂ＭＲと半導体チップＣＨＰ１の接着性を向上させることができる。なお、これらの膜は、樹脂ＭＲで覆われる半導体チップＣＨＰ１の少なくとも一部に成膜されていればよい。
また、上述した実施の形態では、接着材ＡＤＨを介してリードフレームＬＦに半導体チップＣＨＰを搭載する例を示したが、本発明は、これだけに限定されるものではなく、半導体チップＣＨＰを銀ペーストなどのペースト材を介して、リードフレームＬＦに搭載することもできる。更に、半導体チップＣＨＰとリードフレームＬＦの間に、構造体を挿入して、半導体チップＣＨＰとリードフレームＬＦと構造体を、接着材ＡＤＨまたはペースト材を用いて接合することもできるし、リードフレームＬＦ上に、コンデンサなどの部品を搭載することもできる。
なお、上記構造体は、例えば、ＰＢＴ、ＡＢＳ、ＰＣ、ナイロンなどの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を用いて、射出成形やトランスファ成形法で、金型内に樹脂を充填してモールド成形することにより形成することができる。また、上記構造体は、鉄合金、アルミニウム合金、あるいは、銅合金などの金属材料を用いてプレス加工されたり、ガラス材料によって形成することもできる。
上述した実施の形態で説明した流量センサは、気体の流量を測定するデバイスであるが、具体的な気体の種類は限定されるものではなく、空気、ＬＰガス、炭酸ガス（ＣＯ２ガス）、フロンガスなどの任意の気体の流量を測定するデバイスに幅広く適用することができる。
また、上述した前記実施の形態では、気体の流量を測定する流量センサについて説明したが、本発明の技術的思想はこれに限定されるものではなく、湿度センサなどの半導体素子の一部を露出させた状態で樹脂封止する半導体装置にも幅広く適用することができる。
本発明は、例えば、流量センサなどの半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。
１ ＣＰＵ
２ 入力回路
３ 出力回路
４ メモリ
ＡＤＨ 接着材
ＡＤＨ１ 接着材
ＡＤＨ２ 接着材
ＡＤＨ３ 接着材
ＢＭ 下金型
ＢＭＰ バンプ電極
ＢＲ１ 下流測温抵抗体
ＢＲ２ 下流測温抵抗体
ＣＡＰ カバー
ＣＨＰ１ 半導体チップ
ＣＨＰ２ 半導体チップ
ＣＵ 制御部
ＤＦ ダイヤフラム
ＤＩＴ 溝
ＤＭ ダムバー
ＦＣＵ１ 気流制御部
ＦＣＵ２ 気流制御部
ＦＤＵ 流量検出部
ＦＲ 枠体
ＦＳ１ 流量センサ
ＦＳ２ 流量センサ
ＦＳ３ 流量センサ
ＦＳ４ 流量センサ
ＦＳ５ 流量センサ
ＦＳ６ 流量センサ
ＦＳ７ 流量センサ
ＦＳ８ 流量センサ
ＦＳＭ１ 流量センサモジュール
ＦＳＭ２ 流量センサモジュール
ＦＳＭ３ 流量センサモジュール
ＦＳＰ 流量センサ
ＨＣＢ ヒータ制御ブリッジ
ＨＬ 孔
ＨＲ 発熱抵抗体
Ｈ１ 寸法
ＩＰ１ 入れ駒
ＩＰ２ 入れ駒
ＩＰＵ 入れ駒
ＬＡＦ 弾性体フィルム
ＬＣ１ 寸法
ＬＤ１ リード
ＬＤ２ リード
ＬＦ リードフレーム
ＬＰ 寸法
ＬＲ１ 寸法
Ｌ１ 寸法
ＭＲ 樹脂
ＭＲ２ 樹脂
ＯＰ１ 開口部
ＯＰ２ 開口部
ＯＰ３ 開口部
ＯＰ４ 開口部
ＰＡＳ 気体流路部
ＰＤ１ パッド
ＰＤ２ パッド
ＰＤ３ パッド
ＰＪ プランジャ
ＰＬＤ 突出リード
ＰＯＴ ポッティング樹脂
ＰＳ 電源
Ｑ 気体流量
Ｒ１ 抵抗体
Ｒ２ 抵抗体
Ｒ３ 抵抗体
Ｒ４ 抵抗体
ＳＰ２ 空間
ＳＰＣ スペーサ
ＳＵＲ（ＣＨＰ） 上面
ＳＵＲ（ＬＲ） 上面
ＳＵＲ（ＭＲ） 上面
ＳＵＲ（ＭＲ１） 上面
ＳＵＲ（ＭＲ２） 上面
ＳＵＲ（ＵＲ） 上面
ＳＵＲ（ＵＲ１） 上面
ＳＵＲ（ＵＲ２） 上面
ＴＡＢ１ チップ搭載部
ＴＡＢ２ チップ搭載部
ＴＥ１ 端子
ＴＥ２ 端子
ＴＥ３ 端子
ＴＨ 貫通孔
ＴＰ１ テーパ形状
ＴＰ２ テーパ形状
ＴＲ 通路
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
Ｗ１ ワイヤ
Ｗ２ ワイヤ
Ｗ３ ワイヤ
ＷＢ 配線基板
ＷＬ１ 配線
ＷＬ１Ａ 配線
ＷＬ１Ｂ 配線
ＷＬ２ 配線
ＷＬ３ 配線
ＷＳ１ 側面
ＷＳ２ 側面

Claims (7)

  1. （ａ）半導体基板の主面上に形成された流量検出部と、前記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する半導体チップを、前記流量検出部を露出させつつ、第１樹脂で封止した流量センサと、
    （ｂ）前記流量センサの前記流量検出部へ気体を誘導する流路部と、
    （ｃ）前記流量センサを封止している前記第１樹脂のさらに外側に形成され、かつ、前記流量検出部を露出するように形成された第２樹脂と、を備え、
    露出している前記流量検出部上を流れる気体の進行方向と並行する任意断面において、前記半導体チップの上部を部分的に前記第１樹脂が覆っていることを特徴とする流量センサモジュール。
  2. 請求項１記載の流量センサモジュールであって、
    前記流量センサを構成する前記半導体チップはチップ搭載部上に搭載され、
    前記チップ搭載部には、前記半導体チップに形成されている前記ダイヤフラムと平面的に見て重なる領域に第１開口部が形成されており、
    さらに、前記チップ搭載部の裏面は、前記第１開口部と連通する第２開口部が形成された前記第１樹脂で覆われており、
    前記チップ搭載部に形成された前記第１開口部の断面積は、前記第１樹脂に形成されている前記第２開口部の断面積よりも小さいことを特徴とする流量センサモジュール。
  3. 請求項２記載の流量センサモジュールであって、
    さらに、前記第２開口部が形成された前記第１樹脂の裏面は、前記第２開口部と連通する第３開口部が形成された前記第２樹脂で覆われており、
    前記第１樹脂に形成されている前記第２開口部の断面積は、前記第２樹脂に形成されている前記第３開口部の断面積よりも小さいことを特徴とする流量センサモジュール。
  4. 請求項１記載の流量センサモジュールであって、
    前記流路部は、前記第２樹脂の表面に形成された溝と、前記第２樹脂の上部に配置されたカバーとで構成されていることを特徴とする流量センサモジュール。
  5. 請求項１記載の流量センサモジュールであって、
    前記流量センサを構成する前記半導体チップは基板上に搭載され、
    前記基板には、前記半導体チップに形成されている前記ダイヤフラムと平面的に見て重なる領域に開口部が形成されていることを特徴とする流量センサモジュール。
  6. 請求項５記載の流量センサモジュールであって、
    さらに、前記基板の裏面は、前記開口部と連通する第３開口部が形成された前記第２樹脂で覆われており、
    前記基板に形成された前記開口部の断面積は、前記第２樹脂に形成されている前記第３開口部の断面積よりも小さいことを特徴とする流量センサモジュール。
  7. 半導体基板の主面上に形成された流量検出部と、前記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する半導体チップを、前記流量検出部を露出させつつ、第１樹脂で封止した流量センサであって、
    露出している前記流量検出部上を流れる気体の進行方向と並行する任意断面において、前記半導体チップの上部を部分的に前記第１樹脂が覆っていることを特徴とする流量センサ。
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