JPH07174599A - 半導体センサー装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体センサー装置およびその製造方法

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JPH07174599A
JPH07174599A JP3324319A JP32431991A JPH07174599A JP H07174599 A JPH07174599 A JP H07174599A JP 3324319 A JP3324319 A JP 3324319A JP 32431991 A JP32431991 A JP 32431991A JP H07174599 A JPH07174599 A JP H07174599A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出精度、応答性および信頼性のすぐれた半
導体流量検出装置を提供する。 【構成】 表面にセンサー素子４，５が形成された半導
体チップ１５と、この半導体チップ１５の接続端子に接
続されるリード１８と、前記半導体チップ１５の接続端
子と前記リード１８との接続部を覆い、かつ、これらを
一体に保持する樹脂ベース１９とを備える。 【効果】 半導体チップ１５とリード１８との接合部を
樹脂性のベースで密閉封止して固定するようにしたの
で、従来のように半導体チップを固定するためのフレー
ムが不要となり、熱の漏出を防ぐと共に半導体チップの
熱容量を低く押え、検出精度並びに応答性を増すことが
できる。また、当該接合部が樹脂封止されているので、
接続用ワイヤなどが測定流体中にさらされず、大流量時
でも当該接合部が毀損されることもなく高い信頼性を維
持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車エンジン
の吸入空気流量の測定に用いられる半導体流量検出装置
などの半導体センサー装置およびその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体センサー装置の一例として
半導体流量検出装置について説明する。
【０００３】図８Ａは従来の半導体流量検出装置の平面
図を示し、図８Ｂは図８Ａの半導体流量検出装置のＩ−
Ｉ線における縦断面図を示す。
【０００４】両図において、半導体流量検出装置１は、
シリコン等のウェハに発熱素子４および感温素子５を形
成してなる半導体チップ２と、この半導体チップ２を保
持する金属製のフレーム３と、半導体チップ２の接続端
子２ａにそれぞれにワイヤ６を介して結線されるリード
７と、前記フレーム３と前記リード７を固定保持する樹
脂製のベース８とからなる。
【０００５】このような半導体流量検出装置１は、流量
を検出する流体が矢印ＩＩ方向に流れるようにして当該
流体通路中に設置される。
【０００６】図９は、上述の半導体流量検出装置１を用
いて流体の流量を測定するための回路構成図である。こ
の図に基づき流量検出の動作を説明する。
【０００７】発熱素子４は、温度上昇に伴いその内部抵
抗値ＲH が増加する正の係数を有し、この発熱素子４と
直列に、温度変化により内部抵抗値が影響を受けない
（温度係数を持たない）抵抗値ＲM の抵抗素子９を接続
し、この両端子に電圧Ｖｏを印加する。
【０００８】このときの発熱素子４と抵抗素子９の接続
点ａの電位Ｖ1 と上記印加電圧Ｖ0との比例数Ｋは、次
式で表わされる。
【０００９】Ｋ＝Ｖ1 ／Ｖ0 ＝ＲM ／（ＲM ＋ＲH ） 発熱素子４は上述のように流体の流路中に配設されてい
るので、当該流体により熱量が奪われて温度が下がり、
その結果発熱素子４の内部抵抗値ＲH が低下すし比例数
Ｋは増加する。
【００１０】そこで比較部１０は、常に電圧Ｖ1 の値を
検出して比例数Ｋを算出し、この値をあらかじめ定めら
れた定数Ｋ1 と比較し、その比較結果を電圧制御部１１
に送る。電圧制御部１１では、当該比較結果に基づき、
発熱素子４に加える印加電圧ＶO を制御する。例えば、
上述のように発熱素子４の温度が下がりＫ＞Ｋ１となっ
た場合には、ＶO を高くして発熱素子４に流れる電流量
を多くし、この発熱素子４の発熱により上記流体により
奪われた熱量を補完することにより、内部抵抗ＲH を初
期の値に復帰させ、Ｋ＝Ｋ1 になるように制御する。
【００１１】流体により発熱素子４が奪われる熱量は、
該流体の流量に比例するので、当該フィードバック制御
により増加された電流量を電流検出部１２で検出し、こ
の増加量より演算部１３で流量を算出し、その値を表示
部１４で表示する。
【００１２】また、流体の流れが停止し流量が０となっ
ている場合でも、当該流体温度と発熱素子４の温度とに
差がある場合には、発熱素子４の温度が下がり、あたか
も、流体が流れているような状態になるので、感温素子
５でこのときの流体温度を測定して演算部１３にその温
度信号を送り、演算部１３で算出される流量値が「Ｏ」
になるように補正するようになっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の半導体流量検出装置１の構造においては、
金属製のフレーム３を介して半導体チップ２を固定保持
しているため、当該フレームによって熱が他所に伝達さ
れて熱量が奪われ、これが測定誤差の原因となって検出
精度が悪くなる原因になっており、また、同時に半導体
流量検出装置１全体の熱容量が大きくなるため測定流体
の流量が急激に変化したときの応答性が極めて悪くなる
という欠点があった。
【００１４】さらには、ワイヤ６およびリード７が流体
中にさらされることになるため、大流量時にワイヤ６が
切れたり、またワイヤ６のボンディング部分が毀損され
るなどの問題があり、信頼性が十分ではなかった。
【００１５】本発明は、上述のような問題点を解消し、
簡単な構造で流量検出の精度を高め、流量の変化に対す
る応答性の高い、しかも、大流量の検出においても高い
信頼性を有する半導体センサー装置を得ることを目的と
する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の請求項１にかかる半導体センサー装置は、セン
サー素子とこのセンサー素子に配線された接続端子とを
表面に形成する半導体チップと、前記接続端子に接続さ
れるリードと、前記センサー素子を露出させて前記接続
端子と前記リードとの接続部のみを覆い、かつ、前記半
導体チップと前記リードを一体に保持するベースとを備
えることを特徴とし、さらに請求項２にかかる半導体セ
ンサー装置の製造方法は、（ａ）ウェハ表面にセンサー
素子とこれに配線される接続端子とを形成する工程と、
（ｂ）前記ウェハ表面の前記センサー素子の周囲および
裏面の前記周囲に対応する位置にダム樹脂膜を形成する
工程と、（ｃ）前記ウェハを切断して半導体チップを形
成する工程と、（ｄ）前記半導体チップの前記接続端子
にリードを接続する工程と、（ｅ）前記センサー素子を
露出させて前記接続端子と前記リードとの接合部のみを
覆うベースをモールド成形する工程と、を備えることを
特徴とする。
【００１７】
【作用】第１の発明にかかる半導体センサー装置は、半
導体チップとリードとの接合部をモールド成形されたベ
ースで密閉封止して固定するようにしたので、従来のよ
うに半導体チップを固定するためのフレームが不要とな
り、半導体チップの熱容量を低く押えて、検出精度並び
に応答性を増すことができると共に、当該接続部が密閉
封止されているので、接続用ワイヤなどが測定流体中に
さらされず、大流量時にも当該接続部が毀損されること
もない。
【００１８】さらに第２の発明にかかる半導体センサー
装置の製造方法によれば、センサー素子部の周囲にダム
樹脂膜を形成して前記ベースをモールド成形するように
したので、センサー素子部がモールド樹脂により汚損さ
れることなく、上述のような優れた性能を有する半導体
センサー装置を生産ラインで能率的に製造することが可
能となる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明にかかる半導体センサー装置の
一実施例として半導体流量検出装置につき図面を参照に
して詳細に説明するが、これにより本発明の技術的範囲
が限定されるものではないのはもちろんである。
【００２０】図１Ａは、本実施例にかかる半導体流量検
出装置の平面図であり、図１Ｂは、図１Ａの半導体流量
検出装置のＩ−Ｉ線における縦断面図である。
【００２１】同図において、図８と同じ符号を付したも
のは、同じ内容を示すので説明は省略される。
【００２２】半導体チップ１５は、薄肉部１５ａを有し
ており、この薄肉部１５ａの表面には、発熱素子４、感
温素子５が形成されている。この薄肉部１５ａを設ける
ことによりセンサー部の熱容量を少なくすることができ
ると共に、裏側からの熱交換も期待できるため、流量変
化に対する応答性を極めてよくすることができる。
【００２３】前記発熱素子４、感温素子５の各出力端子
４ａ，５ａは、半導体チップ１５の表面にパターン化さ
れており、半導体チップ１５の反対側の端の接続端子４
ｂ，５ｂで、金などの金属バンプ１６を介してフレキシ
ブルリード１７の各リード１８に接続されている。
【００２４】フレキシブルリード１７は、図３に示すよ
うにポリイミドなどの樹脂シート１７ａ上にリード１８
を銅パターンで形成し、さらにその表面を同じ樹脂膜１
７ｂで覆って保護しており、リード１８の接合部だけ表
面に露出しており、この露出部分には金の薄膜１８ａが
蒸着処理され電気的接触性を常に良好に保つように配慮
されている。
【００２５】ベース１９は、後述のようにエポキシ樹脂
をモールド成形することにより、前記半導体チップ１５
とフレキシブルリード１７の接合部を覆うようにして形
成され、前記接合部を密閉封止すると共に、前記半導体
チップ１５とフレキシブルリード１７を一体に保持す
る。
【００２６】なお、半導体チップ１５の表面は、前記発
熱素子４、感温素子５によって形成されるセンサー部を
囲むようにしてダム樹脂膜２０が形成されており、その
裏面にも上記ダム樹脂膜２０と対称的にダム樹脂膜２０
ａが形成されている。
【００２７】これは後述のようにベース１９をモールド
成形する際に当該樹脂がセンサー部に侵入しセンサー部
を汚損しないようにするためのものである。
【００２８】なお、図３は、本実施例の半導体流量検出
装置の全体斜視図であり、ベース１９より左側のセンサ
ー部を流体流路を形成する管内に挿入するようにして装
着し、ベース１９より右側のリード部は当該管外に引き
出されて従来の流量検出回路と同様な回路に接続され、
当該管を流れる流体の流量が検出されるようになってい
る。
【００２９】次に、本実施例にかかる半導体流量検出装
置の組立方法を図４、図５、図６により説明する。
【００３０】まず、シリコンウェハ２１の所定箇所に薄
肉部１５ａを形成し、この薄肉部１５ａの上面に発熱素
子および感温素子を設けセンサー部を形成する（図４
Ａ、但し発熱素子および感温素子は説明の都合上図示し
ていない）。
【００３１】次にシリコンウェハ２１の上面に当該セン
サー部が隠れるように薄い金属マスク２２を載置し、そ
の上からシリコン樹脂２０ｂを刷毛などで均一に塗布す
るか、または印刷し（図４Ｂ）、最後に金属マスク２２
のみを取り去ると、シリコン樹脂２０ｂが金属マスク２
２のなかったところだけ残ってシリコンウェハ２１表面
に付着し、ダム樹脂膜２０が形成される（図４Ｃ）。
【００３２】次に、シリコンウェハ２１を裏返し、上述
と同様の工程により、シリコンウェハ２１の下面にも、
上面のダム樹脂膜２０と対称的になるようにダム樹脂膜
２０ａを形成した後、シリコンウェハ２１を所定の長さ
に裁断することにより、半導体チップ１５が形成される
（図４Ｄ）。
【００３３】なお、同図は模式的に示しているため、ダ
ム樹脂膜２０，２０ａの厚さがかなりあるように見える
が、実際には数１０μ程度であり、これらにより半導体
チップ１５のセンサー部の熱容量はほとんど変化しな
い。
【００３４】次にフレキシブルリード１７の接合工程に
入るが、フレキシブルリード１７の接合部１８ａには、
図５Ａに示すようにあらかじめ金バンプ１６が付着され
ており、この部分を半導体チップ１５の接続端子４ｂ，
５ｂに合わせ、この部分を加熱しながら圧力をかけるこ
とにより、当該金バンプが溶融し両者が接続される。
【００３５】また、図５Ｂに示すように半導体チップ１
５の接続端子４ｂ，５ｂの方に金バンプ１６ａを付着し
ておいてもよく、さらには、図５Ｃに示すように半導体
チップ１５の接続端子４ｂ，５ｂに凹部１５ｂを設け、
ここにボール状の金バンプ１６ｂを置いて、この上から
フレキシブルリード１７を加熱圧着するようにしてもよ
い。
【００３６】通常フレキシブルリード１７は、横方向に
リード１８が多数並んで形成されたＴＡＢ状のものを適
宜切断して使用するが、製造工程において上記接合の後
に、切断するようにすれば、製造ラインにおける作業効
率を大変よくすることができる。
【００３７】上述のようにしてフレキシブルリード１７
を接続した半導体チップ１５に樹脂ベース１９を形成す
る工程を図６Ａ，図６Ｂに基づき次に説明する。
【００３８】まず、半導体チップ１５のセンサー部を、
上押型２３ａと下押型２３ｂからなる押型２３で挟んで
固定する（図６Ａ）。
【００３９】次に半導体チップ１５のフレキシブルリー
ド１７との接合部を上型２４ａおよび下型２４ｂからな
る金型２４で囲んで、型締めし、上型２４ａに設けられ
た樹脂注入用のゲート２４ｃから溶融したエポキシ性の
モールド樹脂２５を注入する（図６Ｂ）。
【００４０】図６Ｂにも示すように金型２４の側面は、
押型２３の側面と密着させているのでこの部分からモー
ルド樹脂２５が漏れることはほとんどなく、また、上押
型２３ａと下押型２３ｂは、ダム樹脂膜２０を介して半
導体チップ１５を挟持しているので、ダム樹脂膜２０が
シールドの役目を果たし、モールド樹脂２５が、この部
分から半導体チップ１５のセンサー部に流入することは
なく、また該シールド部の側方からモールド樹脂２５が
漏れた場合でも、該ダム樹脂膜２０は上述のように当該
センサー部の周囲を囲むようにして形成されているので
モールド樹脂２５が内部に侵入できず、半導体チップ１
５のセンサー部がモールド樹脂２５によって汚損される
ことがないので、安定した検出精度を維持することがで
きる。
【００４１】注入されたモールド樹脂２５の温度が下が
って固まると、金型２４および押型２３を取り外し、余
分なバリを削り取って、最終的に図３に示すような半導
体流量検出装置が完成する。
【００４２】なお、本実施例では、下押型２３ｂと下型
２４ｂを別個のものとしたが、この両者が一体となって
いるものを使用してもよい。
【００４３】また、押型２３による挟持および、金型２
４の型締めの動作は全て、油圧などの公知のアクチュエ
ータ装置（図示せず）にて自動的に操作されるようにな
っている。
【００４４】また、本実施例では、接続されるリード１
８はフレキシブルリードとしたが、図７に示すように通
常の固いリード（ハードリード）１８ａを用いてもよ
い。
【００４５】この場合のリード接合の手順は、まず、リ
ード１８ａを保持する金属製のリードフレーム１７ｃと
一体に形成されたダイパッド１７ｄを、ダイボンド材１
７ｅにより半導体チップ１５の接合部の下面に固着し、
半導体チップ１５の各素子の接続端子とリードフレーム
１７ｃ上の各リード１８ｂをワイヤ１８ｃによりワイヤ
ボンディング法で接続する。
【００４６】次に、リードフレーム１７ｃをダイパッド
１７ｄから切り離し、上述の実施例と同じ手法により当
該ワイヤボンディング部を覆う樹脂ベース１９ａをモー
ルド成形により形成する。
【００４７】なお、上述の実施例における発熱素子４に
は、抵抗やトランジスタ等を用いることができ、また、
発熱素子４自体に温度係数を待たせなくてもよく、例え
ば、特開昭６０−１５２５号公報に開示されているよう
に当該発熱素子４の近傍に、別の感温素子を設け、発熱
素子４の温度を検出して、その温度が一定になるように
フィードバック制御し、このときの発熱素子４へ流す電
流の変化量を検出することによっても流量を測定するこ
とも可能である。
【００４８】また、本実施例では、半導体センサー装置
の一例として半導体流量検出装置について説明したが、
本発明の技術思想はこれに限定されるものではなく、例
えば、匂いセンサー装置や湿度センサー装置などの各種
の半導体センサー装置に適用できるものである。
【００４９】
【発明の効果】第１の発明にかかる半導体センサー装置
は、半導体チップとリードとの接合部をモールド成形さ
れたベースで密閉封止して固定するようにしたので、従
来のように半導体チップを固定するためのフレームが不
要となって、これによる熱の漏出による誤差がなくな
り、全体の熱容量も低くなるので、流量変化に対する応
答性を極めてよくなると共に、当該リードと半導体チッ
プの接合部が密閉封止されているので、接続用ワイヤな
どが測定流体中にさらされず、大流量時にも当該接続部
が毀損されることもない。
【００５０】さらに第２の発明にかかる半導体センサー
装置の製造方法によれば、センサー素子部の周囲にダム
樹脂膜を形成して前記ベースをモールド成形するように
したので、センサー素子部がモールド樹脂により汚損さ
れることなく、上述のような優れた性能を有する半導体
センサー装置を生産ラインで能率的に製造することが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる半導体流量検出装置の第１の実
施例を示す図である。
【図２】第１の実施例におけるフレキシブルリードの構
造を示す縦断面図である。
【図３】第１の実施例にかかる半導体流量検出装置全体
の斜視図である。
【図４】第１の実施例における半導体流量検出装置の樹
脂ダム膜形成の工程を示す図である。
【図５】第１の実施例における半導体流量検出装置の半
導体チップとフレキシブルリードの接合方法を示す図で
ある。
【図６】第１の実施例における半導体流量検出装置のベ
ースのモールド成形の工程を示す図である。
【図７】本発明にかかる半導体流量検出装置の第２の実
施例を示す図である。
【図８】従来の半導体流量検出装置の構造を示す図であ
る。
【図９】従来の半導体流量検出装置を用いた流量検出回
路の一例を示す図である。
【符号の説明】
４ 発熱素子 ５ 感温素子 １５ 半導体チップ １５ａ 薄肉部 １６，１６ａ 金バンプ １６ｂ 金ボール １７ フレキシブルリード １８ リード １９ ベース ２０ ダム樹脂膜 ２１ シリコンウェハ ２２ 金属マスク ２３ 押型 ２４ 金型 ２５ モールド樹脂

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 センサー素子とこのセンサー素子に配線
    された接続端子を表面に形成する半導体チップと、 前記接続端子に接続されるリードと、 前記センサー素子を露出させて前記接続端子と前記リー
    ドとの接続部のみを覆い、かつ、前記半導体チップと前
    記リードを一体に保持するベースとを備える半導体セン
    サー装置。
  2. 【請求項２】 （ａ）ウェハ表面にセンサー素子とこれ
    に配線される接続端子とを形成する工程と、（ｂ）前記
    ウェハ表面の前記センサー素子の周囲および裏面の前記
    周囲に対応する位置にダム樹脂膜を形成する工程と、
    （ｃ）前記ウェハを切断して半導体チップを形成する工
    程と、（ｄ）前記半導体チップの前記接続端子にリード
    を接続する工程と、（ｅ）前記センサー素子を露出させ
    て前記接続端子と前記リードとの接合部のみを覆うベー
    スをモールド成形する工程と、を備える半導体センサー
    装置の製造方法。
JP3324319A 1991-12-09 1991-12-09 半導体センサー装置の製造方法 Expired - Lifetime JP2784286B2 (ja)

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