WO2013151112A1 - 流量センサ - Google Patents

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WO2013151112A1
WO2013151112A1 PCT/JP2013/060266 JP2013060266W WO2013151112A1 WO 2013151112 A1 WO2013151112 A1 WO 2013151112A1 JP 2013060266 W JP2013060266 W JP 2013060266W WO 2013151112 A1 WO2013151112 A1 WO 2013151112A1
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WO
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semiconductor chip
flow rate
resin
rate detection
chip chp1
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PCT/JP2013/060266
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English (en)
French (fr)
Inventor
河野 務
半沢 恵二
徳安 昇
忍 田代
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
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Publication date
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    • G01F1/684Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6842Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow with means for influencing the fluid flow
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    • G01F1/688Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
    • G01F1/69Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
    • G01F1/692Thin-film arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a flow sensor, and more particularly, to a technique effective when applied to the structure of a flow sensor.
  • Patent Document 1 discloses a first semiconductor chip in which a flow rate detection unit of a flow rate sensor is formed on a support member, and a second semiconductor in which a control circuit unit for controlling the flow rate detection unit is formed. A configuration for mounting a chip is described. The first semiconductor chip and the second semiconductor chip are connected by a wire, and the second semiconductor chip and the wire are covered with a resin. On the other hand, the surface of the first semiconductor chip on which the flow rate detection unit is formed is exposed, and resin is formed so as to cover the side surface of the first semiconductor chip. At this time, the height of the resin formed so as to cover the side surface of the first semiconductor chip and the exposed surface of the first semiconductor chip are flush with each other.
  • Patent Document 2 discloses a technique for clamping a component with a mold provided with a release film sheet and pouring resin as a method for manufacturing a semiconductor package.
  • Patent Document 3 describes a flow rate sensor that uses a slot or an elastic film supported by a mold with a spring for a flow rate sensor that exposes a flow rate detection unit for a gas (air) flow. The manufacturing technique is described.
  • an internal combustion engine such as an automobile is provided with an electronically controlled fuel injection device.
  • This electronically controlled fuel injection device has the role of operating the internal combustion engine efficiently by appropriately adjusting the amount of gas (air) and fuel flowing into the internal combustion engine. For this reason, in the electronically controlled fuel injection device, it is necessary to accurately grasp the gas (air) flowing into the internal combustion engine. For this reason, the electronic control fuel injection device is provided with a flow rate sensor (air flow sensor) for measuring the flow rate of gas (air).
  • a flow sensor manufactured by a semiconductor micromachining technology is particularly attracting attention because it can reduce cost and can be driven with low power.
  • a flow sensor has, for example, a diaphragm (thin plate portion) formed by anisotropic etching on the back surface of a semiconductor substrate made of silicon, and a heating resistor and a temperature measuring device on the surface of the semiconductor substrate opposite to the diaphragm.
  • the flow rate detection part which consists of a resistor is formed.
  • the actual flow sensor has, for example, a second semiconductor chip formed with a control circuit unit for controlling the flow rate detection unit in addition to the first semiconductor chip formed with the diaphragm and the flow rate detection unit.
  • the first semiconductor chip and the second semiconductor chip described above are mounted on a substrate, for example, and are electrically connected to wiring (terminals) formed on the substrate.
  • the first semiconductor chip is connected to a wiring formed on the substrate by a wire made of a gold wire
  • the second semiconductor chip uses a bump electrode formed on the second semiconductor chip. , Connected to the wiring formed on the substrate. In this way, the first semiconductor chip and the second semiconductor chip mounted on the substrate are electrically connected via the wiring formed on the substrate.
  • the flow rate detection unit formed in the first semiconductor chip can be controlled by the control circuit unit formed in the second semiconductor chip, and a flow rate sensor is configured.
  • the gold wire (wire) connecting the first semiconductor chip and the substrate is usually fixed by potting resin in order to prevent contact due to deformation. That is, the gold wire (wire) is covered and fixed by the potting resin, and the gold wire (wire) is protected by the potting resin.
  • the first semiconductor chip and the second semiconductor chip constituting the flow sensor are usually not sealed with potting resin.
  • a normal flow sensor has a structure in which only a gold wire (wire) is covered with a potting resin.
  • the fixing of the gold wire (wire) with the potting resin is not performed in a state in which the first semiconductor chip is fixed with a mold or the like. Therefore, the contraction of the potting resin causes the first semiconductor chip to deviate from the mounting position. There's a problem. Furthermore, since the potting resin is formed by dropping, there is a problem that the dimensional accuracy of the potting resin is low. As a result, the mounting position of the first semiconductor chip on which the flow rate detection unit is formed varies for each individual flow sensor, and the formation position of the potting resin is slightly different. Variations will occur.
  • An object of the present invention is to provide a technology capable of improving performance by suppressing performance variation for each flow sensor (including the case of improving performance by improving reliability).
  • a flow sensor includes (a) a first chip mounting portion and (b) a first semiconductor chip disposed on the first chip mounting portion.
  • the first semiconductor chip includes (b1) a flow rate detection unit formed on the main surface of the first semiconductor substrate, and (b2) a back surface opposite to the main surface of the first semiconductor substrate. , And a diaphragm formed in a region facing the flow rate detection unit. And in the state which exposed the said flow volume detection part currently formed in the said 1st semiconductor chip, a part of said 1st semiconductor chip is sealed with the sealing body containing resin.
  • the upper surface of the resin in contact with the end of the first semiconductor chip is lower than the upper surface of the first semiconductor chip, A recess is formed on the upper surface of the resin.
  • ⁇ Performance can be improved by suppressing performance variation for each flow sensor.
  • FIG. 3 is a circuit block diagram showing a circuit configuration of the flow sensor in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing a layout configuration of a semiconductor chip that constitutes a part of the flow sensor in the first embodiment. It is sectional drawing which shows the structure of the flow sensor in 1st related technology. It is sectional drawing which shows the process of resin-sealing the flow sensor in 1st related technology. It is sectional drawing which shows the process of resin-sealing the flow sensor in 2nd related technology. It is a figure which shows the cross-section of the flow direction of the air (gas) of the flow sensor in 2nd related technology.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the state in which gas (air) is flowing toward the right side from the left side of a paper surface on the flow sensor in 2nd related technology.
  • (A) is a top view which shows the mounting structure of the flow sensor in Embodiment 1,
  • (b) is sectional drawing cut
  • (c) is a semiconductor chip of FIG. It is a top view which shows a back surface.
  • (A) is a top view which shows the mounting structure of the flow sensor in Embodiment 1,
  • (c) is (a 2 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the flow sensor in the first embodiment. It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the flow sensor following FIG.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the flow sensor following FIG. 14.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the flow sensor following FIG. 15. It is sectional drawing which shows the structure of the flow sensor in the modification 1.
  • FIG. 1 It is the figure which expanded the partial area
  • A) is a top view which shows the mounting structure of the flow sensor in Embodiment 2
  • (b) is sectional drawing cut
  • (c) is (a) 2 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • the constituent elements are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say.
  • FIG. 1 is a circuit block diagram showing a circuit configuration of the flow sensor according to the first embodiment.
  • the flow sensor in the first embodiment has a CPU (Central Processing Unit) 1 for controlling the flow sensor, and an input circuit 2 for inputting an input signal to the CPU 1. And it has the output circuit 3 for outputting the output signal from CPU1.
  • the flow rate sensor is provided with a memory 4 for storing data, and the CPU 1 can access the memory 4 and refer to the data stored in the memory 4.
  • the CPU 1 is connected to the base electrode of the transistor Tr through the output circuit 3.
  • the collector electrode of the transistor Tr is connected to the power source PS, and the emitter electrode of the transistor Tr is connected to the ground (GND) via the heating resistor HR. Therefore, the transistor Tr is controlled by the CPU 1. That is, since the base electrode of the transistor Tr is connected to the CPU 1 via the output circuit 3, an output signal from the CPU 1 is input to the base electrode of the transistor Tr.
  • the current flowing through the transistor Tr is controlled by the output signal (control signal) from the CPU 1.
  • the current flowing through the transistor Tr is increased by the output signal from the CPU 1, the current supplied from the power source PS to the heating resistor HR is increased, and the heating amount of the heating resistor HR is increased.
  • the flow rate sensor according to the first embodiment is configured such that the amount of current flowing through the heating resistor HR is controlled by the CPU 1 and the amount of heat generated from the heating resistor HR is thereby controlled by the CPU 1. I understand that.
  • a heater control bridge HCB is provided in order to control the current flowing through the heating resistor HR by the CPU 1.
  • the heater control bridge HCB is configured to detect the amount of heat released from the heating resistor HR and output the detection result to the input circuit 2.
  • the CPU 1 can input the detection result from the heater control bridge HCB, and controls the current flowing through the transistor Tr based on this.
  • the heater control bridge HCB includes resistors R1 to R4 that form a bridge between the reference voltage Vref1 and the ground (GND).
  • the heater control bridge HCB configured as described above, when the gas heated by the heating resistor HR is higher than the intake air temperature by a certain temperature ( ⁇ T, for example, 100 ° C.), the potential of the node A and the node B
  • ⁇ T the temperature
  • the resistance values of the resistors R1 to R4 are set so that the potential difference between the potentials of the resistors R1 to R4 is 0V.
  • the resistors R1 to R4 constituting the heater control bridge HCB are referred to as a component in which the resistor R1 and the resistor R3 are connected in series and a component in which the resistor R2 and the resistor R4 are connected in series.
  • the bridge is configured so as to be connected in parallel between the voltage Vref1 and the ground (GND).
  • a connection point between the resistor R1 and the resistor R3 is a node A
  • a connection point between the resistor R2 and the resistor R4 is a node B.
  • the resistance value of the resistor R1 constituting the heater control bridge HCB mainly changes depending on the amount of heat generated from the heating resistor HR.
  • the resistance value of the resistor R1 changes in this way, the potential difference between the node A and the node B changes. Since the potential difference between the node A and the node B is input to the CPU 1 via the input circuit 2, the CPU 1 controls the current flowing through the transistor Tr based on the potential difference between the node A and the node B.
  • the CPU 1 controls the amount of heat generated from the heating resistor HR by controlling the current flowing through the transistor Tr so that the potential difference between the node A and the node B becomes 0V. That is, in the flow rate sensor according to the first embodiment, the CPU 1 causes the gas heated by the heating resistor HR to be only a certain temperature ( ⁇ T, for example, 100 ° C.) higher than the intake air temperature based on the output of the heater control bridge HCB. It can be seen that the feedback control is performed so as to maintain a high constant value.
  • ⁇ T for example, 100 ° C.
  • the flow sensor in the first embodiment has a temperature sensor bridge TSB for detecting the gas flow rate.
  • the temperature sensor bridge TSB is composed of four temperature measuring resistors that form a bridge between the reference voltage Vref2 and the ground (GND).
  • the four resistance temperature detectors are composed of two upstream resistance temperature detectors UR1 and UR2, and two downstream resistance temperature detectors BR1 and BR2.
  • the direction of the arrow in FIG. 1 indicates the direction in which the gas flows.
  • the upstream resistance thermometers UR1 and UR2 are provided on the upstream side of the gas flow direction, and the downstream resistance thermometers BR1 and BR2 is provided.
  • the upstream resistance thermometers UR1 and UR2 and the downstream resistance thermometers BR1 and BR2 are arranged so that the distance to the heating resistor HR is the same.
  • an upstream resistance temperature detector UR1 and a downstream resistance temperature detector BR1 are connected in series between the reference voltage Vref2 and the ground (GND), and the upstream resistance temperature detector UR1 and the downstream resistance temperature detector.
  • the connection point of BR1 is node C.
  • an upstream resistance temperature detector UR2 and a downstream resistance temperature detector BR2 are connected in series between the ground (GND) and the reference voltage Vref2, and a connection point between the upstream resistance temperature detector UR2 and the downstream resistance temperature detector BR2. Is node D. Then, the potential of the node C and the potential of the node D are configured to be input to the CPU 1 via the input circuit 2.
  • the upstream resistance thermometers UR1 and UR2 and the downstream temperature sensor are set so that the potential difference between the potential of the node C and the potential of the node D becomes 0V when the flow rate of the gas flowing in the arrow direction is zero.
  • Each resistance value of the resistors BR1 and BR2 is set.
  • the upstream resistance thermometers UR1 and UR2 and the downstream resistance thermometers BR1 and BR2 are configured to have the same distance from the heating resistor HR and the same resistance value. For this reason, it can be seen that the temperature sensor bridge TSB is configured such that the potential difference between the node C and the node D is 0 V in the absence of wind regardless of the amount of heat generated by the heating resistor HR.
  • the flow sensor in the first embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below with reference to FIG.
  • the CPU 1 outputs an output signal (control signal) to the base electrode of the transistor Tr via the output circuit 3, thereby causing a current to flow through the transistor Tr.
  • a current flows from the power source PS connected to the collector electrode of the transistor Tr to the heating resistor HR connected to the emitter electrode of the transistor Tr.
  • the heating resistor HR generates heat.
  • the gas warmed by the heat generated from the heat generating resistor HR heats the resistor R1 constituting the heater control bridge HCB.
  • the resistor is set so that the potential difference between the node A and the node B of the heater control bridge HCB becomes 0V.
  • Each resistance value of R1 to R4 is set. For this reason, for example, when the gas heated by the heating resistor HR is increased by a certain temperature (for example, 100 ° C.), the potential difference between the node A and the node B of the heater control bridge HCB becomes 0V, This difference potential (0 V) is input to the CPU 1 via the input circuit 2. Then, the CPU 1 recognizing that the difference potential from the heater control bridge HCB is 0 V outputs an output signal (control signal) for maintaining the current amount of current to the base electrode of the transistor Tr via the output circuit 3. Output.
  • the CPU 1 controls the control signal so that the current flowing through the transistor Tr decreases. (Output signal) is output to the base electrode of the transistor Tr.
  • a potential difference in a direction in which the gas heated by the heating resistor HR becomes higher than a certain temperature (for example, 100 ° C.) is generated, the CPU 1 increases the current flowing through the transistor Tr.
  • a control signal is output to the base electrode of the transistor Tr.
  • the CPU 1 performs feedback control based on the output signal from the heater control bridge HCB so that the potential difference between the node A and the node B of the heater control bridge HCB is 0 V (equilibrium state). To do. From this, it can be seen that in the flow rate sensor according to the first embodiment, the gas heated by the heating resistor HR is controlled to have a constant temperature.
  • the upstream resistance temperature detectors UR1 and UR2 are set so that the potential difference between the node C potential and the node D potential of the temperature sensor bridge TSB becomes 0V.
  • Each resistance value of the downstream resistance thermometers BR1 and BR2 is set.
  • the upstream resistance thermometers UR1 and UR2 and the downstream resistance thermometers BR1 and BR2 are configured to have the same distance from the heating resistor HR and the same resistance value. Therefore, in the temperature sensor bridge TSB, regardless of the amount of heat generated by the heating resistor HR, if there is no wind, the difference potential between the node C and the node D becomes 0V, and this difference potential (0V) is passed through the input circuit 2. Are input to the CPU 1. Then, the CPU 1 recognizing that the potential difference from the temperature sensor bridge TSB is 0 V recognizes that the flow rate of the gas flowing in the direction of the arrow is zero, and the gas flow rate Q is zero via the output circuit 3. Is output from the flow sensor in the first embodiment.
  • This difference potential is input to the CPU 1 via the input circuit 2. Then, the CPU 1 recognizing that the potential difference from the temperature sensor bridge TSB is not zero recognizes that the flow rate of the gas flowing in the arrow direction is not zero. Thereafter, the CPU 1 accesses the memory 4. Since the memory 4 stores a comparison table (table) in which the difference potential and the gas flow rate are associated with each other, the CPU 1 accessing the memory 4 calculates the gas flow rate Q from the comparison table stored in the memory 4. . In this way, the gas flow rate Q calculated by the CPU 1 is output from the flow rate sensor in the first embodiment via the output circuit 3. As described above, according to the flow rate sensor of the first embodiment, it can be seen that the flow rate of gas can be obtained.
  • the layout configuration of the flow sensor according to the first embodiment will be described.
  • the flow sensor in the first embodiment shown in FIG. 1 is formed on two semiconductor chips.
  • the heating resistor HR, the heater control bridge HCB, and the temperature sensor bridge TSB are formed on one semiconductor chip, and the CPU 1, the input circuit 2, the output circuit 3, the memory 4, and the like are formed on another semiconductor chip.
  • a layout configuration of a semiconductor chip on which the heating resistor HR, the heater control bridge HCB, and the temperature sensor bridge TSB are formed will be described.
  • FIG. 2 is a plan view showing a layout configuration of the semiconductor chip CHP1 that constitutes a part of the flow sensor according to the first embodiment.
  • the semiconductor chip CHP1 has a rectangular shape, and gas flows from the left side to the right side (arrow direction) of the semiconductor chip CHP1.
  • a rectangular diaphragm DF is formed on the back surface side of the rectangular semiconductor chip CHP1.
  • the diaphragm DF indicates a thin plate region where the thickness of the semiconductor chip CHP1 is reduced. That is, the thickness of the region where the diaphragm DF is formed is thinner than the thickness of the other semiconductor chip CHP1.
  • a flow rate detection unit FDU is formed in the surface region of the semiconductor chip CHP1 opposite to the back surface region where the diaphragm DF is thus formed.
  • a heating resistor HR is formed at the center of the flow rate detection unit FDU, and a resistor R1 that forms a heater control bridge is formed around the heating resistor HR.
  • Resistors R2 to R4 constituting the heater control bridge are formed outside the flow rate detection unit FDU.
  • a heater control bridge is constituted by the resistors R1 to R4 formed in this way.
  • the resistor R1 constituting the heater control bridge is formed in the vicinity of the heating resistor HR, the temperature of the gas heated by the heat generated from the heating resistor HR is accurately reflected in the resistor R1. Can do.
  • the resistors R2 to R4 constituting the heater control bridge are arranged apart from the heating resistor HR, they can be hardly affected by the heat generated by the heating resistor HR.
  • the resistor R1 can be configured to react sensitively to the temperature of the gas heated by the heating resistor HR, and the resistors R2 to R4 are not easily affected by the heating resistor HR and have a constant resistance value. The value can be easily maintained. For this reason, the detection accuracy of the heater control bridge can be increased.
  • upstream resistance thermometers UR1 and UR2 and downstream resistance thermometers BR1 and BR2 are arranged so as to sandwich the heating resistor HR formed in the flow rate detection unit FDU. Specifically, upstream resistance thermometers UR1 and UR2 are formed on the upstream side in the arrow direction in which gas flows, and downstream resistance thermometers BR1 and BR2 are formed in the downstream in the arrow direction in which gas flows.
  • the temperature of the upstream resistance thermometers UR1 and UR2 can be lowered and the temperature of the downstream resistance thermometers BR1 and BR2 can be increased.
  • the temperature sensor bridge is formed by the upstream resistance thermometers UR1 and UR2 and the downstream resistance thermometers BR1 and BR2 arranged in the flow rate detection unit FDU.
  • the heating resistor HR, the upstream resistance thermometers UR1 and UR2, and the downstream resistance thermometers BR1 and BR2 are formed by sputtering a metal film such as platinum or a semiconductor thin film such as polysilicon (polycrystalline silicon), for example. It can be formed by patterning by a method such as ion etching after forming by a method such as the CVD method or the CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • the heating resistor HR configured as described above, the resistors R1 to R4 constituting the heater control bridge, and the upstream temperature sensing resistors UR1 and UR2 and the downstream temperature sensing resistors BR1 and BR2 constituting the temperature sensor bridge are These are connected to the wiring WL1 and drawn out to the pads PD1 arranged along the lower side of the semiconductor chip CHP1.
  • the semiconductor chip CHP1 constituting a part of the flow sensor according to the first embodiment is laid out.
  • the actual flow rate sensor includes one semiconductor chip on which the heating resistor HR, the heater control bridge HCB and the temperature sensor bridge TSB are formed, and another one on which the CPU 1, the input circuit 2, the output circuit 3, the memory 4, and the like are formed.
  • the semiconductor chip has a structure in which these semiconductor chips are mounted on a substrate.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the flow sensor FSP1 in the first related technology.
  • the flow sensor FSP1 in the first related technology has a semiconductor chip CHP1 on the chip mounting portion TAB1, and this semiconductor chip CHP1 is bonded to the chip mounting portion TAB1 with an adhesive ADH1.
  • a flow rate detection unit FDU is formed on the main surface (upper surface, front surface) of the semiconductor chip CHP1, and a diaphragm (thin plate portion) DF is formed at a position facing the flow rate detection unit FDU on the back surface of the semiconductor chip CHP1. ing.
  • the resin MR is formed so as to cover the side surface of the semiconductor chip CHP1 while exposing the flow rate detection unit FDU formed on the upper surface of the semiconductor chip CHP1.
  • the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1 and the upper surface SUR (MR) of the resin MR are flush with each other.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step of resin-sealing the flow rate sensor FSP1 in the first related technology.
  • the semiconductor chip CHP1 is fixed on the chip mounting portion TAB1 formed on the lead frame LF with an adhesive ADH1.
  • the lead frame LF on which the semiconductor chip CHP1 is mounted is sandwiched between the upper mold UM and the lower mold BM through the second space.
  • the resin MR is poured into the second space under heating, whereby a part of the semiconductor chip CHP1 is sealed with the resin MR.
  • the diaphragm DF since the internal space of the diaphragm DF is separated from the second space by the adhesive ADH1, the diaphragm DF can be filled even when the second space is filled with the resin MR. It is possible to prevent the resin MR from entering the internal space.
  • the upper mold UM is formed with a recess so as to ensure a first space SP1 (sealed space) surrounding the flow rate detection unit FDU formed on the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1. From this, when the upper mold UM is pressed onto the semiconductor chip CHP1, the recesses formed in the upper mold UM surround the flow rate detection unit FDU formed in the semiconductor chip CHP1 and the vicinity thereof.
  • the side surface of the semiconductor chip CHP1 can be sealed while the one space SP1 (sealed space) is secured. That is, according to the first related technique, a part of the semiconductor chip CHP1 can be sealed while exposing the flow rate detection unit FDU formed in the semiconductor chip CHP1 and the vicinity thereof.
  • the upper mold UM is directly pressed against the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1, the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1 and the side surface of the semiconductor chip CHP1 are covered.
  • the upper surface SUR (MR) of the resin MR is substantially flush.
  • the semiconductor chip CHP1 in which the flow rate detection unit FDU is formed can be performed in a state of being fixed by a mold, the semiconductor chip CHP1 is suppressed while suppressing the displacement of the semiconductor chip CHP1.
  • a part of the semiconductor chip CHP1 can be sealed with the resin MR while suppressing the displacement of each flow sensor, and the semiconductor chip CHP1. It means that the variation in the position of the flow rate detection unit FDU formed in the above can be suppressed.
  • the position of the flow rate detection unit FDU that detects the flow rate of gas can be matched by each flow rate sensor, so that the performance variation of detecting the gas flow rate in each flow rate sensor can be suppressed. That is, according to the first related technology that seals a part of the semiconductor chip CHP1 while being fixed by the mold, it is possible to suppress the performance variation for each flow sensor FSP1 as compared with the technology using the potting resin.
  • the lead frame LF on which the semiconductor chip CHP1 is mounted is connected to the upper mold UM.
  • the resin MR leaks out of the gap on the flow rate detection unit FDU.
  • the force applied to the semiconductor chip CHP1 increases when the lead frame LF on which the semiconductor chip CHP1 is mounted is sandwiched between the upper mold UM and the lower mold BM.
  • the semiconductor chip CHP1 may be broken.
  • a device in which an elastic film LAF is interposed between the lead frame LF on which the semiconductor chip CHP1 is mounted and the upper mold UM.
  • an elastic film LAF is interposed between the lead frame LF on which the semiconductor chip CHP1 is mounted and the upper mold UM.
  • the thickness of the semiconductor chip CHP1 is larger than the average thickness
  • the lead frame LF on which the semiconductor chip CHP1 is mounted is sandwiched between the upper mold UM and the lower mold BM
  • the elastic film LAF is used for the semiconductor chip CHP1. Therefore, the dimension of the elastic film LAF in the thickness direction changes so as to absorb the thickness of the semiconductor chip CHP1.
  • the thickness of the semiconductor chip CHP1 is larger than the average thickness, it is possible to prevent the semiconductor chip CHP1 from being subjected to an excessive force, and as a result, to prevent the semiconductor chip CHP1 from being broken. Can do.
  • the semiconductor chip CHP1 is pressed by the upper mold UM through the elastic film LAF. For this reason, it is possible to absorb the mounting variation of the components due to the thickness variation of the semiconductor chip CHP1, the adhesive material ADH1, and the lead frame LF by the thickness change of the elastic film LAF.
  • the clamping force applied to the semiconductor chip CHP1 can be relaxed. As a result, it is possible to prevent breakage such as cracks, chips or cracks of the semiconductor chip CHP1.
  • the first related technology represented by cracking, chipping, cracking, or the like of the semiconductor chip CHP1 accompanying an increase in clamping force due to component mounting variation. The problem can be solved.
  • a component such as a semiconductor chip CHP1 is clamped by a mold provided with an elastic film (release film sheet) LAF.
  • an elastic film (release film sheet) LAF there is a second related technique of sealing with the resin MR.
  • the mounting dimension variation of components such as the semiconductor chip CHP1 and the lead frame LF can be absorbed by the dimensional change in the thickness direction of the elastic film LAF.
  • FIG. 5 shows a semiconductor chip CHP1 mounted on the chip mounting portion TAB1 of the lead frame LF by the lower mold BM and the upper mold UM on which the elastic film LAF is installed as the manufacturing method described above.
  • It is sectional drawing which shows the process of inject
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of the flow sensor in the flow direction of air (gas). As shown in FIG. 5, the end portion of the semiconductor chip CHP1 is pressed by the upper mold UM via the elastic film LAF, whereby the semiconductor chip CHP1 is fixed by the upper mold UM.
  • the elastic film LAF sandwiched between the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1 and the upper mold UM is compressed in the film thickness direction by the pressure pressed from the upper mold UM, and the film of the elastic film LAF The thickness dimension becomes smaller.
  • the elastic film LAF existing in the second space has a thickness direction. Will not be compressed.
  • the film thickness of the elastic film LAF sandwiched between the semiconductor chip CHP1 and the upper mold UM is smaller than the film thickness of the elastic film LAF disposed in the second space. Since the resin MR is injected into the second space described above, as a result, the position of the upper surface SUR (MR) of the resin MR is lower than the position of the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1.
  • the position of the upper surface SUR (MR) of the resin MR is lower than the position of the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1.
  • a flow sensor will be manufactured.
  • FIG. 6 is a view showing a cross-sectional structure in the flow direction of air (gas) of the flow sensor FSP2 manufactured by the manufacturing method shown in FIG.
  • the semiconductor chip CHP1 is mounted on the chip mounting portion TAB1 by the adhesive ADH1, and the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1 is exposed from the resin MR. That is, the flow rate detection unit FDU formed on the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1 is exposed from the resin MR, and the position of the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1 is set to the upper surface SUR (MR) of the resin MR. It is higher than the position.
  • gas (air) is flowing above the flow rate detection unit FDU in the flow rate sensor FSP2 configured in this way.
  • FIG. 7 shows a state in which gas (air) is flowing from the left side to the right side of the drawing on the flow sensor FSP2.
  • the gas (air) flowing from the left side of the paper first passes above the resin MR of the flow sensor FSP2.
  • the upper surface SUR (MR) of the resin MR is at a position lower than the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1, so that the gas (Air) collides with the protruding side surface of the semiconductor chip CHP1 from the upper surface SUR (MR) of the resin MR having a low height.
  • FIG. 8 is a diagram showing a mounting configuration of the flow sensor FS1 in the first embodiment, and is a diagram showing a configuration before sealing with resin.
  • FIG. 8A is a plan view showing a mounting configuration of the flow sensor FS1 in the first embodiment.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 8A, and
  • FIG. 8C is a plan view showing the back surface of the semiconductor chip CHP1.
  • the flow sensor FS1 in the first embodiment has a lead frame LF made of, for example, a copper material.
  • the lead frame LF includes a chip mounting portion TAB1 and a chip mounting portion TAB2 inside the dam bar DM constituting the outer frame body.
  • the semiconductor chip CHP1 is mounted on the chip mounting portion TAB1, and the semiconductor chip CHP2 is mounted on the chip mounting portion TAB2.
  • the semiconductor chip CHP1 has a rectangular shape, and a flow rate detection unit FDU is formed substantially at the center.
  • a wiring WL1 connected to the flow rate detection unit FDU is formed on the semiconductor chip CHP1, and the wiring WL1 is connected to a plurality of pads PD1 formed along one side of the semiconductor chip CHP1. That is, the flow rate detection unit FDU and the plurality of pads PD1 are connected by the wiring WL1.
  • These pads PD1 are connected to a lead LD1 formed on the lead frame LF via a wire W1 made of, for example, a gold wire.
  • the lead LD1 formed on the lead frame LF is further connected to a pad PD2 formed on the semiconductor chip CHP2 via a wire W2 made of, for example, a gold wire.
  • an integrated circuit made of semiconductor elements such as MISFET (Metal Insulator Semiconductor Semiconductor Field Field Effect Transistor) and wiring is formed on the semiconductor chip CHP2.
  • MISFET Metal Insulator Semiconductor Semiconductor Field Field Effect Transistor
  • an integrated circuit constituting the CPU 1, the input circuit 2, the output circuit 3 or the memory 4 shown in FIG. 1 is formed.
  • These integrated circuits are connected to the pads PD2 and PD3 that function as external connection terminals.
  • the pad PD3 formed on the semiconductor chip CHP2 is connected to the lead LD2 formed on the lead frame LF via a wire W3 made of, for example, a gold wire.
  • the semiconductor chip CHP1 in which the flow rate detection unit FDU is formed and the semiconductor chip CHP2 in which the control circuit is formed are connected via the leads LD1 formed in the lead frame LF. Recognize.
  • the lead frame LF is formed with a chip mounting portion TAB1, and the semiconductor chip CHP1 is mounted on the chip mounting portion TAB1.
  • the semiconductor chip CHP1 is bonded to the chip mounting portion TAB1 with an adhesive ADH1.
  • a diaphragm DF thin plate portion
  • a flow rate detection unit FDU is formed on the surface of the semiconductor chip CHP1 facing the diaphragm DF.
  • an opening OP1 is formed at the bottom of the chip mounting portion TAB1 existing below the diaphragm DF.
  • the opening OP1 is formed at the bottom of the chip mounting portion TAB1 existing below the diaphragm DF, but the technical idea in the first embodiment is not limited to this.
  • a lead frame LF in which the opening OP1 is not formed can also be used.
  • a pad PD1 connected to the flow rate detection unit FDU is formed, and this pad PD1 Is connected to a lead LD1 formed on the lead frame LF via a wire W1.
  • the semiconductor chip CHP2 is also mounted on the lead frame LF, and the semiconductor chip CHP2 is bonded to the chip mounting portion TAB2 with an adhesive ADH2.
  • the pad PD2 formed on the semiconductor chip CHP2 and the lead LD1 formed on the lead frame LF are connected via a wire W2.
  • the pad PD3 formed on the semiconductor chip CHP2 and the lead LD2 formed on the lead frame LF are electrically connected through a wire W3.
  • the adhesive ADH1 that bonds the semiconductor chip CHP1 and the chip mounting portion TAB1 and the adhesive ADH2 that bonds the semiconductor chip CHP2 and the chip mounting portion TAB2 are, for example, thermosetting such as epoxy resin or polyurethane resin.
  • An adhesive having a resin as a component and an adhesive having a thermoplastic resin such as a polyimide resin, an acrylic resin, or a fluororesin as a component can be used.
  • the bonding between the semiconductor chip CHP1 and the chip mounting portion TAB1 can be performed by applying an adhesive ADH1 or a silver paste as shown in FIG. 8C, or by using a sheet-like adhesive.
  • FIG. 8C is a plan view showing the back surface of the semiconductor chip CHP1.
  • a diaphragm DF is formed on the back surface of the semiconductor chip CHP1, and an adhesive ADH1 is applied so as to surround the diaphragm DF.
  • FIG. 8C shows an example in which the adhesive ADH1 is applied so as to surround the diaphragm DF in a square shape.
  • the present invention is not limited to this.
  • the diaphragm DF is surrounded by an arbitrary shape such as an elliptical shape.
  • the adhesive ADH1 may be applied.
  • the mounting configuration of the flow sensor FS1 before sealing with resin is configured as described above, and the mounting configuration of the flow sensor FS1 after sealing with resin is described below. Will be described.
  • FIG. 9 is a diagram showing a mounting configuration of the flow sensor FS1 in the first embodiment, and is a diagram showing a configuration after sealing with resin.
  • FIG. 9A is a plan view showing a mounting configuration of the flow rate sensor FS1 in the first embodiment.
  • 9B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 9A
  • FIG. 9C is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 9A.
  • the flow sensor FS1 As shown in FIG. 9A, a part of the semiconductor chip CHP1 and the semiconductor chip CHP2 are exposed with the flow rate detection unit FDU formed in the semiconductor chip CHP1 exposed.
  • the entire structure is covered with the resin MR. That is, in the first embodiment, the pad forming region of the semiconductor chip CHP1 and the entire region of the semiconductor chip CHP2 are collectively sealed with the resin MR while exposing the region where the flow rate detection unit FDU is formed. .
  • the resin MR is formed so as to cover the wire W1 electrically connected to the pad PD formed on the semiconductor chip CHP1. Convex part PR which consists of is formed.
  • the convex portion PR can be formed on the resin MR (sealing body).
  • the convex part PR is not an essential component.
  • the gold wire (wire) that electrically connects the pad PD1 formed on the semiconductor chip CHP1 and the lead LD1 can be sealed with the resin MR without providing the protrusion PR, the resin MR ( It is not necessary to provide the convex part PR in the sealing body.
  • thermosetting resin such as an epoxy resin or a phenol resin
  • thermoplastic resin such as polycarbonate or polyethylene terephthalate
  • filler such as glass or mica
  • the sealing with the resin MR can be performed in a state in which the semiconductor chip CHP1 in which the flow rate detection unit FDU is formed is fixed by the mold, so that the semiconductor chip CHP1 is displaced. While suppressing, a part of the semiconductor chip CHP1 and the semiconductor chip CHP2 can be sealed with the resin MR.
  • a part of the semiconductor chip CHP1 and the entire region of the semiconductor chip CHP2 can be sealed with the resin MR while suppressing the displacement of each flow sensor FS1. This means that variation in the position of the flow rate detection unit FDU formed in the semiconductor chip CHP1 can be suppressed.
  • the position of the flow rate detection unit FDU that detects the flow rate of gas can be matched by each flow rate sensor FS1, so that there is performance variation in detecting the gas flow rate in each flow rate sensor FS1.
  • the remarkable effect which can be suppressed can be acquired.
  • the adhesive ADH1 is applied so as to surround the diaphragm DF formed on the back surface of the semiconductor chip CHP1. It is premised on taking the composition to do. Then, as shown in FIG. 9B and FIG. 9C, an opening OP1 is formed at the bottom of the chip mounting portion TAB1 below the diaphragm DF formed on the back surface of the semiconductor chip CHP1, and the chip An opening OP2 is provided in the resin MR that covers the back surface of the mounting portion TAB1.
  • the internal space of the diaphragm DF flows through the opening OP1 formed in the bottom of the chip mounting portion TAB1 and the opening OP2 formed in the resin MR. It communicates with the external space of the sensor FS1.
  • the pressure in the inner space of the diaphragm DF and the pressure in the outer space of the flow rate sensor FS1 can be made equal, and it is possible to suppress the stress from being applied to the diaphragm DF.
  • a recess CAV is formed on the upper surface SUR (MR) of the resin MR covering the periphery of the semiconductor chip CHP1. Is formed.
  • the recess CAV is formed along the side of the semiconductor chip CHP1.
  • the recess CAV is formed along the sides SD1, SD2, and SD3 of the semiconductor chip CHP1.
  • the first embodiment is characterized in that the concave portion CAV is provided in the upper surface SUR (MR) of the resin MR, and the details thereof will be described below.
  • FIG. 10 is a diagram showing a cross section parallel to the traveling direction of the gas (air) flowing on the exposed flow rate detection unit FDU in the flow rate sensor FS1 in the first embodiment.
  • the flow sensor FS1 in the first embodiment has a chip mounting portion TAB1, and a semiconductor chip CHP1 is mounted on the chip mounting portion TAB1 via an adhesive ADH1.
  • a flow rate detection unit FDU is formed at a substantially central portion of the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1, and a diaphragm DF (thin plate portion) is formed on the back surface side of the semiconductor chip CHP1 facing the flow rate detection unit FDU.
  • a part of the semiconductor chip CHP1 mounted on the chip mounting portion TAB1 is sealed with the resin MR.
  • a part of the side surface of the semiconductor chip CHP1 is sealed with a sealing body including the resin MR.
  • the upper surface SUR of the semiconductor chip CHP1 in the cross-sectional direction parallel to the traveling direction of the gas (air) flowing over the exposed flow rate detection unit FDU ( CHP) is not covered with resin MR. Therefore, according to the first embodiment, for example, even when the size reduction of the semiconductor chip CHP1 in which the flow rate detection unit FDU is formed is promoted, the flow rate detection unit FDU is covered with the resin MR. Can be prevented.
  • the upper surface SUR (MR) of the resin MR is lower than the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1.
  • the flow rate sensor FS1 in the first embodiment also performs resin sealing with the elastic film LAF attached to the upper mold UM, as in the second related technology described above. . Therefore, also in the first embodiment, similarly to the second related technology, the damage to the semiconductor chip CHP1 represented by cracks, chips, cracks, and the like due to an increase in clamping force due to component mounting variations is suppressed. can do. That is, also in the first embodiment, it is possible to improve the reliability of the flow sensor FS1.
  • the first embodiment also assumes that resin sealing is performed in a state in which the elastic film LAF is attached to the upper mold UM, as in the second related technology described above.
  • the sealed flow sensor FS1 is configured such that the upper surface SUR (MR) of the resin MR is lower than the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1.
  • a device for improving the flow rate detection accuracy in the flow rate detection unit FDU is taken.
  • a concave portion CAV is provided on the upper surface of the resin MR.
  • the concave portion CAV is formed along the side surface of the semiconductor chip CHP1 in the boundary region between the resin MR and the semiconductor chip CHP1.
  • the flow rate sensor FS1 in the first embodiment the flow of gas (air) flowing above the flow rate detection unit FDU is stabilized without being disturbed.
  • the flow rate sensor FS1 in the first embodiment it is possible to improve the flow rate detection accuracy of gas (air) in the flow rate detection unit FDU, thereby improving the performance of the flow rate sensor FS1. it can.
  • FIG. 10 shows a state in which gas (air) is flowing from the left side to the right side of the drawing.
  • the gas (air) flowing from the left side of the paper surface passes over the upper surface SUR (MR) of the resin MR of the flow sensor FS1.
  • the upper surface SUR (MR) of the resin MR is lower than the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1
  • the gas (air) collides with the exposed side surface of the semiconductor chip CHP1 from the upper surface SUR (MR) of the resin MR having a low height.
  • the gas (air) colliding with the side surface of the semiconductor chip CHP1 changes its direction by 90 degrees and moves upward toward the semiconductor chip CHP1. Will flow.
  • the gas (air) flowing above the semiconductor chip CHP1 from the left side to the right side of the paper surface collides with the side surface of the semiconductor chip CHP1 and partially flows above the semiconductor chip CHP1. It will be disturbed by (air). As a result, the stability of the flow of the gas (air) flowing on the flow rate detection unit FDU is reduced.
  • the resin MR is near the end (boundary region) of the semiconductor chip CHP1.
  • a vortex that turns counterclockwise in the region defined by the end of the semiconductor chip CHP1.
  • the gas (air) colliding with the end of the semiconductor chip CHP1 is guided to form a vortex instead of flowing upward over the semiconductor chip CHP1 by changing the direction by 90 degrees. That is, in the first embodiment, by forming the recess CAV, the gas (air) colliding with the exposed side surface of the semiconductor chip CHP1 forms a vortex.
  • the first embodiment is characterized in that a concave portion CAV is provided on the upper surface SUR (MR) of the resin MR, and by providing this concave portion CAV, gas (air) colliding with the exposed side surface of the semiconductor chip CHP1. It is possible to deviate from the upward direction of the semiconductor chip CHP1.
  • a concave portion CAV is provided on the upper surface SUR (MR) of the resin MR, and by providing this concave portion CAV, gas (air) colliding with the exposed side surface of the semiconductor chip CHP1. It is possible to deviate from the upward direction of the semiconductor chip CHP1.
  • MR upper surface SUR
  • MR counterclockwise vortex
  • the flow rate detection unit can be stably and smoothly without disturbing the flow of gas (air) above the flow rate detection unit FDU.
  • the flow rate detection accuracy in the FDU can be improved.
  • FIG. 11 is an enlarged view of the region RA of FIG.
  • the dimension H2 from the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1 to the lowermost portion of the concave portion CAV formed on the upper surface SUR (MR) of the resin MR is excessively increased, the resin flow at the lower portion of the concave portion CAV Since the property becomes worse, there is a possibility that an unfilled defect of the resin MR occurs in this portion. For this reason, from the viewpoint of preventing unfilled defects, it is desirable that the dimension H2 be equal to or less than half the thickness H1 of the semiconductor chip CHP1.
  • the lowermost portion of the concave portion CAV is the end of the semiconductor chip CHP1 It is desirable to install the unit as close as possible.
  • the distance L2 from the lowest part of the recess CAV to the end of the semiconductor chip CHP1 is 1 ⁇ 4 or less of the width dimension L1 of the semiconductor chip CHP1 shown in FIG. It is desirable to be.
  • the recess CAV is formed so as to be in contact with the end of the semiconductor chip CHP1.
  • the concave portion CAV is formed over three sides (sides SD1, SD2, SD3) of the semiconductor chip CHP1 is described.
  • the purpose of providing the concave portion CAV on the upper surface SUR (MR) of the resin MR is to generate a gas that collides with the exposed side surface of the semiconductor chip CHP1 by generating a counterclockwise vortex.
  • the traveling direction of air is deviated from the upper direction of the semiconductor chip CHP1.
  • a recess CAV may be provided on the upper surface SUR (MR) of the resin MR in the vicinity of the boundary region between the end of the semiconductor chip CHP1 and the resin MR.
  • the concave portion CAV may not be provided on the upper surface SUR (MR) of the resin MR existing in the vicinity of the downstream boundary region where (air) flows or in other regions.
  • the recess CAV needs to be provided along the side SD1 of the semiconductor chip CHP1, but the recess CAV may not be provided along the other sides SD2 and SD3.
  • the traveling direction of the gas (air) colliding with the exposed side surface of the semiconductor chip CHP1 can be diverted from the upper direction of the semiconductor chip CHP1.
  • the flow rate detection accuracy in the flow rate detection unit FDU can be improved.
  • FIG. 12 is a plan view showing a mounting configuration of the flow sensor FS1 after the dam bar DM is removed. As shown in FIG. 12, by cutting the dam bar DM, it can be seen that a plurality of electrical signals can be taken out independently from the plurality of leads LD2.
  • the flow sensor FS1 in the first embodiment is configured as described above, and the manufacturing method thereof will be described below with reference to the drawings. 13 to 16 show the manufacturing process in the cross section cut along the line BB in FIG. 9A.
  • a lead frame LF made of a copper material is prepared.
  • the lead frame LF is formed with a chip mounting portion TAB1, and an opening OP1 is formed at the bottom of the chip mounting portion TAB1.
  • the semiconductor chip CHP1 is mounted on the chip mounting portion TAB1. Specifically, the semiconductor chip CHP1 is connected to the chip mounting portion TAB1 formed on the lead frame LF with an adhesive ADH1. At this time, the semiconductor chip CHP1 is mounted on the chip mounting portion TAB1 so that the diaphragm DF formed on the semiconductor chip CHP1 communicates with the opening OP1 formed at the bottom of the chip mounting portion TAB1.
  • a flow rate detection unit FDU, wiring (not shown), and pads (not shown) are formed by a normal semiconductor manufacturing process.
  • the diaphragm DF is formed in the position of the back surface facing the flow volume detection part FDU formed in the surface of the semiconductor chip CHP1 by anisotropic etching, for example.
  • the pads formed on the semiconductor chip CHP1 and the leads formed on the lead frame LF are connected by wires (wire bonding).
  • This wire is formed of, for example, a gold wire.
  • the side surface of the semiconductor chip CHP1 is sealed with a resin MR (molding process). That is, a part of the semiconductor chip CHP1 is sealed with the resin MR (sealing body) while exposing the flow rate detection unit FDU formed in the semiconductor chip CHP1.
  • the upper mold UM to which the elastic film LAF is attached, the protrusion PJN is formed in a region that is larger than the semiconductor chip CHP1 in plan view and does not overlap with the semiconductor chip CHP1 in plan view.
  • An upper mold UM and a lower mold BM into which the insert piece IPA having the same is inserted are prepared.
  • a part of the insert piece IPA is brought into close contact with the upper surface of the semiconductor chip CHP1 through the elastic film LAF, and a first space SP1 surrounding the flow rate detection unit FDU is formed between the insert piece IPA and the semiconductor chip CHP1. Meanwhile, the lead frame LF on which the semiconductor chip CHP1 is mounted is sandwiched between the upper mold UM and the lower mold BM via the second space.
  • the resin MR is poured into the second space under heating.
  • a recess CAV is formed in a region corresponding to the protrusion PJN on the upper surface of the resin MR.
  • the lead frame LF on which the semiconductor chip CHP1 is mounted is removed from the upper mold UM and the lower mold BM. Thereby, the flow sensor FS1 in the first embodiment can be manufactured.
  • the heated upper mold UM and the lower mold BM Heat is transferred from the mold BM to the resin MR injected into the second space in a short time.
  • the heating / curing time of the resin MR can be shortened.
  • the potting resin when only fixing a gold wire (wire) with a potting resin, the potting resin does not promote curing by heating, so the potting resin The time until curing becomes long, and the problem that the throughput in the manufacturing process of the flow sensor is lowered becomes obvious.
  • the heated upper mold UM and the lower mold BM are used, the heated upper mold UM and the lower mold BM are used. Heat conduction from the mold BM to the resin MR can be performed in a short time, and the heating / curing time of the resin MR can be shortened. As a result, according to the first embodiment, the throughput in the manufacturing process of the flow sensor FS1 can be improved.
  • the concave portion CAV is provided on the upper surface SUR (MR) of the resin MR.
  • the traveling direction of the gas (air) colliding with the exposed side surface of the semiconductor chip CHP1 can be diverted from the upper direction of the semiconductor chip CHP1.
  • a counterclockwise vortex is generated, whereby the traveling direction of the gas (air) colliding with the exposed side surface of the semiconductor chip CHP1.
  • the sealing with the resin MR is performed in a state where the semiconductor chip CHP1 in which the flow rate detection unit FDU is formed is fixed by a mold. Therefore, a part of the semiconductor chip CHP1 can be sealed with the resin MR while suppressing the displacement of the semiconductor chip CHP1.
  • a part of the semiconductor chip CHP1 can be sealed with the resin MR while suppressing the positional deviation of each flow rate sensor FS1. It means that the variation in the position of the formed flow rate detection unit FDU can be suppressed.
  • the position of the flow rate detection unit FDU that detects the flow rate of gas can be matched by each flow rate sensor FS1, so that there is performance variation in detecting the gas flow rate in each flow rate sensor FS1.
  • the effect which can be suppressed can be acquired.
  • the semiconductor chip CHP1 is pressed by the upper mold UM via the elastic film LAF. For this reason, the mounting variation of the components resulting from the thickness variation of the semiconductor chip CHP1, the adhesive ADH1, and the lead frame LF can be absorbed by the thickness change of the elastic film LAF. Thus, according to the first embodiment, the clamping force applied to the semiconductor chip CHP1 can be relaxed. As a result, it is possible to prevent breakage such as cracks, chips or cracks of the semiconductor chip CHP1.
  • the semiconductor chip CHP1 in one cross-sectional direction parallel to the traveling direction of the gas (air) flowing over the exposed flow rate detection unit FDU, the semiconductor chip CHP1
  • the upper surface SUR (CHP) of is not covered with the resin MR. Therefore, according to the first embodiment, for example, even when the size reduction of the semiconductor chip CHP1 in which the flow rate detection unit FDU is formed is promoted, the flow rate detection unit FDU is covered with the resin MR. Can be prevented.
  • Modification 1 of the flow sensor FS1 in the first embodiment will be described.
  • the first embodiment for example, as illustrated in FIG. 10, the example in which the upper surface SUR (MR) of the resin MR in contact with the concave portion CAV is formed so as to be substantially parallel to the horizontal direction has been described.
  • the first modification an example in which the upper surface SUR (MR) of the resin MR in contact with the recess CAV is inclined will be described.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing the configuration of the flow sensor FS1 in the first modification.
  • a concave portion CAV is provided on the upper surface SUR (MR) of the resin MR.
  • the traveling direction of the gas (air) colliding with the exposed side surface of the semiconductor chip CHP1 can be diverted from the upper direction of the semiconductor chip CHP1.
  • a counterclockwise vortex is generated, whereby the traveling direction of the gas (air) colliding with the exposed side surface of the semiconductor chip CHP1. Can be changed in the direction of vortexing.
  • the upper surface SUR (MR) of the resin MR is the semiconductor chip. It is characterized in that an inclined portion SLP is provided so as to become lower as it approaches the end of CHP1. Thereby, a counterclockwise vortex is easily generated in the flow of gas (air) guided from the inclined upper surface SUR (MR) of the resin MR to the concave portion CAV and reaching the side surface of the semiconductor chip CHP1.
  • the flow rate in the flow rate detection unit FDU can be stabilized smoothly without disturbing the flow of gas (air) above the flow rate detection unit FDU. Detection accuracy can be improved.
  • FIG. 18 is an enlarged view of the area RA in FIG.
  • a recess CAV is formed on the upper surface SUR (MR) of the resin MR that contacts the side surface of the semiconductor chip CHP1, and the resin connected to the recess CAV.
  • An inclined portion SLP is formed on the upper surface SUR (MR) of the MR.
  • the upper surface SUR (MR) of the resin MR is formed with an inclined portion SLP that becomes lower as it approaches the end of the semiconductor chip CHP1.
  • gas (air) flows along the inclined portion SLP formed on the upper surface SUR (MR) of the resin MR.
  • the gas (air) which flowed along the inclination part SLP passes through the area
  • the gas (air) flows along the upper surface SUR (MR) of the resin MR having the inclined portion SLP before passing through the region defined by the concave portion CAV and the side surface of the semiconductor chip CHP1, thereby counterclockwise. Around eddy currents are likely to occur.
  • the traveling direction of the gas (air) colliding with the exposed side surface of the semiconductor chip CHP1 can be changed to the direction in which the vortex is wound.
  • the flow rate detection accuracy in the flow rate detection unit FDU can be improved because the flow of gas (air) above the flow rate detection unit FDU can be stably and smoothly made smooth. be able to.
  • the manufacturing method of the flow sensor FS1 in the first modification configured as described above is substantially the same as the manufacturing method of the flow sensor FS1 in the first embodiment.
  • the first modification since it is necessary to form the inclined portion SLP on the upper surface SUR (MR) of the resin MR, the shape of the insert piece inserted into the upper mold UM in the resin sealing step is the same as that of the above embodiment. Different from Form 1. Below, the resin sealing process in this modification 1 is demonstrated.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a resin sealing process in the first modification.
  • the insert piece IPA2 is inserted into the upper mold UM.
  • This insertion piece IPA2 has a protrusion PJN in a region that is larger than the semiconductor chip CHP1 in plan view and does not overlap with the semiconductor chip CHP1 in plan view.
  • the outer side of the projection part PJN inclines.
  • the concave portion CAV can be formed on the upper surface SUR (MR) of the resin MR contacting the side surface of the semiconductor chip CHP1, and the semiconductor chip.
  • the inclined portion SLP can be provided so that the upper surface SUR (MR) of the resin MR of CHP1 becomes lower as it approaches the end of the semiconductor chip CHP1.
  • FIG. 20 is a plan view showing the structure of the flow sensor FS1 before resin sealing in the second modification.
  • 21 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 20
  • FIG. 22 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • a plate-like structure PLT is formed over the lower layer of the semiconductor chip CHP1 and the lower layer of the semiconductor chip CHP2.
  • This plate-like structure PLT has, for example, a rectangular shape, and has an external dimension that encloses the semiconductor chip CHP1 and the semiconductor chip CHP2 in plan view.
  • a plate-like structure PLT is disposed on the lead frame LF including the chip mounting portion TAB1 and the chip mounting portion TAB2.
  • the plate-like structure PLT is bonded to the lead frame LF using, for example, an adhesive ADH3, but can be bonded using a paste material.
  • a semiconductor chip CHP1 is mounted via an adhesive ADH1
  • a semiconductor chip CHP2 is mounted via an adhesive ADH2.
  • the plate-like structure PLT is formed of a metal material, it can be connected to the semiconductor chip CHP1 by the wire W1, and can also be connected to the semiconductor chip CHP2 by the wire W2.
  • components such as a capacitor and a thermistor can be mounted on the lead frame LF.
  • the plate-like structure PLT described above mainly functions as a cushioning material for improving the rigidity of the flow sensor FS1 and for shock from the outside. Further, when the plate-like structure PLT is made of a conductive material, it is electrically connected to the semiconductor chip CHP1 (pad PD1) or the semiconductor chip CHP2 (pad PD2) and used for supplying a ground potential (reference potential). It is also possible to stabilize the ground potential.
  • the plate-like structure PLT is, for example, a thermoplastic resin such as PBT resin, ABS resin, PC resin, nylon resin, PS resin, PP resin, or fluorine resin, or thermosetting resin such as epoxy resin, phenol resin, or urethane resin. It can consist of In this case, the plate-like structure PLT can mainly function as a buffer material that protects the semiconductor chip CHP1 and the semiconductor chip CHP2 from external impacts.
  • the plate-like structure PLT can be formed by pressing a metal material such as an iron alloy, an aluminum alloy, or a copper alloy, or can be formed from a glass material.
  • a metal material such as an iron alloy, an aluminum alloy, or a copper alloy
  • the rigidity of the flow sensor FS1 can be increased.
  • the plate-like structure PLT can be electrically connected to the semiconductor chip CHP1 and the semiconductor chip CHP2, and the plate-like structure PLT can be used for supplying the ground potential and stabilizing the ground potential.
  • a resin sealing structure similar to that of the flow rate sensor FS1 in Embodiment 1 shown in FIGS. 9A to 9C is used.
  • a concave portion can be provided on the upper surface of the resin.
  • a counterclockwise vortex is generated by providing a local recess on the upper surface of the resin, whereby the traveling direction of the gas (air) that collides with the exposed side surface of the semiconductor chip.
  • the flow sensor FS1 having a two-chip structure including the semiconductor chip CHP1 and the semiconductor chip CHP2 has been described as an example.
  • the technical idea of the present invention is not limited to this.
  • the technical idea of the present invention can be applied to a flow sensor having a one-chip structure including one semiconductor chip in which a flow rate detection unit and a control unit (control circuit) are integrally formed.
  • a flow sensor having a one-chip structure a case where the technical idea of the present invention is applied to a flow sensor having a one-chip structure will be described as an example.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a mounting configuration of the flow rate sensor FS2 in the second embodiment, and is a diagram illustrating a configuration after sealing with resin.
  • FIG. 23A is a plan view showing a mounting configuration of the flow sensor FS2 in the second embodiment.
  • FIG. 23B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 23A
  • FIG. 23C is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • FIG. 23B shows a cross section parallel to the traveling direction of the gas flowing on the exposed flow rate detection unit FDU.
  • the gas is, for example, left on the X axis. It flows from the right to the right.
  • the flow rate sensor FS2 in the second embodiment has a sealing body including a resin MR having a rectangular shape, and a lead LD2 protrudes from the resin MR.
  • a part of the semiconductor chip CHP1 is exposed from the upper surface (surface) of the resin MR.
  • the semiconductor chip CHP1 is formed with a flow rate detection unit FDU and a control unit that controls the flow rate detection unit FDU.
  • the flow rate detection unit FDU formed in the semiconductor chip CHP1 is electrically connected to the control unit by the wiring WL1.
  • this control unit is not illustrated because it is covered with the resin MR, but is disposed inside the projection PR formed in the resin MR.
  • the flow rate sensor FS2 includes the semiconductor chip CHP1 in which the flow rate detection unit FDU and the control unit are integrally formed, and the flow rate detection unit FDU is exposed from the resin MR. It will be.
  • a recess CAV is formed in the resin MR along the three sides of the semiconductor chip CHP1 surrounded by the resin MR.
  • the flow rate sensor FS2 has the semiconductor chip CHP1 mounted on the chip mounting portion TAB1 via the adhesive ADH1.
  • a flow rate detection unit FDU is formed on the upper surface (front surface, main surface) of the semiconductor chip CHP1, and a diaphragm DF (thin plate portion) is formed on the back surface of the semiconductor chip CHP1 facing the flow rate detection unit FDU.
  • an opening OP1 is formed at the bottom of the chip mounting portion TAB1 existing below the diaphragm DF.
  • the adhesive ADH1 that bonds the semiconductor chip CHP1 and the chip mounting portion TAB1 uses, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin or a polyurethane resin, or a thermoplastic resin such as a polyimide resin or an acrylic resin. it can.
  • a thermosetting resin such as an epoxy resin or a polyurethane resin
  • a thermoplastic resin such as a polyimide resin or an acrylic resin. it can.
  • the resin MR is formed so as to cover a part of the side surface of the semiconductor chip CHP1 and a part of the chip mounting portion TAB1. Yes.
  • the opening OP1 is formed at the bottom of the chip mounting portion TAB1 below the diaphragm DF formed on the back surface of the semiconductor chip CHP1, and the resin that covers the back surface of the chip mounting portion TAB1.
  • An opening OP2 is provided in the MR.
  • the internal space of the diaphragm DF flows through the opening OP1 formed in the bottom of the chip mounting portion TAB1 and the opening OP2 formed in the resin MR. It communicates with the external space of the sensor FS2.
  • the pressure in the inner space of the diaphragm DF and the pressure in the outer space of the flow rate sensor FS2 can be made equal, and stress can be suppressed from being applied to the diaphragm DF.
  • the upper surface SUR (MR) of the resin MR is formed to be lower than the upper surface SUR (CHP) of the semiconductor chip CHP1, and the resin MR A recess CAV is provided in the upper surface SUR (MR) of the. Therefore, also in the second embodiment, by providing this concave portion CAV in the upper surface SUR (MR) of the resin MR, the traveling direction of the gas (air) colliding with the exposed side surface of the semiconductor chip CHP1 is set above the semiconductor chip CHP1. You can deviate from the direction.
  • the concave portion CAV is formed on the upper surface SUR (MR) of the resin MR that contacts the side surface of the semiconductor chip CHP1, and the resin MR connected to the concave portion CAV is formed.
  • An inclined portion SLP is formed on the upper surface SUR (MR).
  • the upper surface SUR (MR) of the resin MR is formed with an inclined portion SLP that becomes lower as it approaches the end of the semiconductor chip CHP1. Therefore, also in the present second embodiment, an effect of facilitating the generation of counterclockwise vortex is obtained by the flow of gas (air) along the upper surface SUR (MR) of the resin MR having the inclined portion SLP in advance. .
  • the flow rate detection unit FDU can be stably made smooth without disturbing the flow of gas (air) above the flow rate detection unit FDU.
  • the flow rate detection accuracy in can be improved.
  • the semiconductor chip CHP1 is mounted on the chip mounting portion TAB1 via the adhesive ADH1, and the flow rate detection unit FDU and the control unit CU are formed on the upper surface of the semiconductor chip CHP1. It can be seen that it is formed. That is, in the second embodiment, it can be seen that the flow rate detection unit FDU and the control unit CU are integrally formed on the semiconductor chip CHP1. Further, a pad PD is formed on the upper surface of the semiconductor chip CHP1, and the pad PD and the lead LD2 are electrically connected by a wire W. The control unit CU and the pad PD formed on the upper surface of the semiconductor chip CHP1 and the wire W are sealed with a resin MR. In particular, in order to securely seal the wire W with the resin MR, it can be seen that the convex portion PR made of the resin MR is formed in the region where the control unit CU and the wire W are sealed.
  • the flow sensor described in the above-described embodiment is a device that measures the flow rate of gas, but the specific types of gas are not limited, and air, LP gas, carbon dioxide (CO 2 gas) It can be widely applied to devices for measuring the flow rate of any gas such as chlorofluorocarbon.
  • the flow sensor for measuring the flow rate of gas has been described.
  • the technical idea of the present invention is not limited to this, and a part of a semiconductor element such as a humidity sensor is exposed.
  • the present invention can be widely applied to semiconductor devices that are resin-sealed in such a state.
  • the present invention can be widely used in manufacturing industries for manufacturing semiconductor devices such as flow sensors.

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Abstract

 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技術を提供する。実施の形態による流量センサによれば、樹脂MRの上面SUR(MR)に局所的な凹部CAVを設けることにより反時計回りの渦流を発生させ、これによって、半導体チップCHP1の露出した側面に衝突した気体(空気)の進行方向を、90度異なる半導体チップCHP1の上方方向ではなく、渦を巻く方向に変更することができる。このことから、実施の形態によ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)の流れを乱すことなく、安定的にスムーズにすることができるため、流量検出部FDUにおける流量検出精度を向上することができる。

Description

流量センサ
 本発明は、流量センサに関し、特に、流量センサの構造に適用して有効な技術に関する。
 特開2008-175780号公報(特許文献1)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2004-74713号公報(特許文献2)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、樹脂を流し込む技術が開示されている。
 特開2011-122984号公報(特許文献3)には、気体(空気)流れの流量検出部を露出した流量センサについて、金型にバネで支持した入れ駒や弾性体フィルムを用いて流量センサを製造する技術が記載されている。
特開2008-175780号公報 特開2004-74713号公報 特開2011-122984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(薄板部)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、例えば、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(信頼性を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おける流量センサは、(a)第1チップ搭載部と、(b)前記第1チップ搭載部上に配置された第1半導体チップと、を備える。ここで、前記第1半導体チップは、(b1)第1半導体基板の主面上に形成された流量検出部と、(b2)前記第1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。そして、前記第1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、前記第1半導体チップの一部が、樹脂を含む封止体で封止されている。さらに、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、前記第1半導体チップの端部と接する前記樹脂の上面が前記第1半導体チップの上面よりも低く、かつ、前記樹脂の上面には、凹部が形成されている。
 本願において開示される発明のうち、代表的な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。
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。 第1関連技術における流量センサの構成を示す断面図である。 第1関連技術における流量センサを樹脂封止する工程を示す断面図である。 第2関連技術における流量センサを樹脂封止する工程を示す断面図である。 第2関連技術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。 第2関連技術における流量センサ上において、紙面の左側から右側に向って気体(空気)が流れている状態を示す図である。 (a)は、実施の形態1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1における流量センサにおいて、露出している流量検出部上を流れる気体(空気)の進行方向と並行する一断面を示す図である。 図10の一部領域を拡大した図である。 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13に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。 図14に続く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。 変形例1における流量センサの構成を示す断面図である。 図17の一部領域を拡大した図である。 変形例1における樹脂封止工程を説明する図である。 変形例2において、樹脂封止前の流量センサの構造を示す平面図である。 図20のA-A線で切断した断面図である。 図20のB-B線で切断した断面図である。 (a)は、実施の形態2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、まず、流量センサの実装構成に関する関連技術について説明し、その後、この関連技術が有する問題点を説明する。その次に、関連技術が有する問題点を解決する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。
 <関連技術の説明>
 図3は、第1関連技術における流量センサFSP1の構成を示す断面図である。図3に示すように、第1関連技術における流量センサFSP1は、チップ搭載部TAB1上に半導体チップCHP1を有しており、この半導体チップCHP1は、チップ搭載部TAB1に接着材ADH1で接着されている。半導体チップCHP1の主面(上面、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の裏面のうち、流量検出部FDUと相対する位置にダイヤフラム(薄板部)DFが形成されている。そして、第1関連技術における流量センサFSP1では、半導体チップCHP1の一部およびチップ搭載部TAB1の一部が樹脂MRを含む封止体で封止されている。具体的に、第1関連技術における流量センサFSP1では、半導体チップCHP1の上面に形成されている流量検出部FDUを露出させながら、半導体チップCHP1の側面を覆うように樹脂MRが形成されている。このとき、第1関連技術における流量センサFSP1においては、半導体チップCHP1の上面SUR(CHP)と樹脂MRの上面SUR(MR)が面一となっている。
 このように構成されている第1関連技術における流量センサFSP1は、例えば、図4に示す製造工程によって樹脂封止される。図4は、第1関連技術における流量センサFSP1を樹脂封止する工程を示す断面図である。図4に示すように、リードフレームLFに形成されているチップ搭載部TAB1上に接着材ADH1で半導体チップCHP1が固定されている。そして、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2空間を介して挟み込む。その後、加熱下において、この第2空間に樹脂MRを流し込むことにより、半導体チップCHP1の一部を樹脂MRで封止する。
 このとき、図4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2空間と隔離されているので、第2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。
 また、上金型UMには、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を囲む第1空間SP1(密閉空間)を確保するように凹み部が形成されている。このことから、上金型UMを半導体チップCHP1上に押し当てると、上金型UMに形成されている凹み部によって、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囲む第1空間SP1(密閉空間)が確保されつつ、例えば、半導体チップCHP1の側面を封止することができる。すなわち、第1関連技術によれば、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、半導体チップCHP1の一部を封止することができる。
 ここで、第1関連技術においては、上金型UMを直接半導体チップCHP1の上面SUR(CHP)に押し当てているため、半導体チップCHP1の上面SUR(CHP)と、半導体チップCHP1の側面を覆う樹脂MRの上面SUR(MR)は概ね面一となる。
 このような第1関連技術では、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、第1関連技術における流量センサFSP1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、第1関連技術によれば、気体の流量を検出する流量検出部FDUの位置を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。つまり、金型で固定しながら半導体チップCHP1の一部を封止する第1関連技術によれば、ポッティング樹脂を使用する技術に比べて、流量センサFSP1ごとの性能バラツキを抑制することができる。
 ところが、第1関連技術では、半導体チップCHP1の上面SUR(CHP)に上金型UMを直接接触させながら、半導体チップCHP1の一部を樹脂MRで封止していることから、以下に示す問題点が発生する。
 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、この隙間から流量検出部FDU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。このように、第1関連技術では、部品の寸法バラツキに起因する問題点が発生するおそれが高いことがわかる。
 そこで、第2関連技術では、上述した半導体チップCHP1の厚さバラツキに起因した流量検出部FDU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、例えば、図5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、半導体チップCHP1よりも柔らかいため、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。
 つまり、第2関連技術における流量センサの製造方法によれば、弾性体フィルムLAFを介して半導体チップCHP1が上金型UMで押さえ付けられている。このため、半導体チップCHP1、接着材ADH1、リードフレームLFの厚さバラツキに起因する部品の実装バラツキを弾性体フィルムLAFの厚さ変化により吸収することができるのである。このように第2関連技術によれば、半導体チップCHP1に加わるクランプ力を緩和することができる。この結果、半導体チップCHP1の割れ、欠け、あるいは、ひび割れなどに代表される破損を防止することができる。すなわち、第2関連技術における流量センサの製造方法によれば、部品の実装バラツキに起因したクランプ力の増大に伴う半導体チップCHP1の割れ、欠け、あるいは、ひび割れなどに代表される第1関連技術の問題点を解決することができる。
 ところが、本発明者が第2関連技術を検討したところ、第2関連技術には、以下に示す問題点があることが明らかとなったので、この問題点について説明する。
 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5に示すように、弾性体フィルム(離型フィルムシート)LAFを設置した金型によって半導体チップCHP1などの部品をクランプして、樹脂MRで封止する第2関連技術がある。この第2関連技術によれば、半導体チップCHP1やリードフレームLFなどの部品の実装寸法バラツキを、弾性体フィルムLAF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5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LF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第2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5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5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を押さえ付けずに第2空間を形成することから、この第2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5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、第2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、上述した第2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5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6は、図5に示す製造方法によって製造した流量センサFSP2の空気(気体)の流れ方向の断面構造を示す図である。図6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FSP2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7では、流量センサFSP2上において、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7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FSP2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。
 <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、上述した第2関連技術の問題点を解決する工夫を施している。以下では、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説明する。
 図8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8(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8(b)は、図8(a)のA-A線で切断した断面図であり、図8(c)は半導体チップCHP1の裏面を示す平面図である。
 まず、図8(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、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。
 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8(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。ここでは、ダイヤフラムDFの下方に存在するチップ搭載部TAB1の底部に開口部OP1が形成されている例を示したが、本実施の形態1における技術的思想は、これに限定されるものではなく、開口部OP1が形成されていないリードフレームLFを使用することもできる。
 さらに、図8(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を成分とした接着材、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂やフッ素樹脂などの熱可塑性樹脂を成分とした接着材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8(c)に示すように接着材ADH1や銀ペーストなどを塗布することや、シート状の接着材により行うことができる。図8(c)は、半導体チップCHP1の裏面を示す平面図である。図8(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8(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9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9(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9(b)は、図9(a)のA-A線で切断した断面図であり、図9(c)は、図9(a)のB-B線で切断した断面図である。
 本実施の形態1における流量センサFS1では、図9(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が形成されている領域を露出させながら、半導体チップCHP1のパッド形成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。なお、本実施の形態1では、図9(a)および図9(b)に示すように、半導体チップCHP1に形成されているパッドPDと電気的に接続するワイヤW1を覆うように、樹脂MRからなる凸部PRが形成されている。すなわち、ループ高さが高い金線(ワイヤ)などの部品を確実に封止するため、樹脂MR(封止体)に凸部PRを形成することができる。ただし、本実施の形態1において、凸部PRは必須構成要件ではない。つまり、凸部PRを設けなくても、半導体チップCHP1に形成されているパッドPD1とリードLD1とを電気的に接続する金線(ワイヤ)を樹脂MRで封止することができれば、樹脂MR(封止体)に凸部PRを設けなくてもよい。
 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。
 本実施の形態1によれば、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。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の位置を各流量センサ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。
 なお、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、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、図9(b)および図9(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。
 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、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。
 続いて、本実施の形態1における流量センサFS1では、例えば、図9(a)~図9(c)に示すように、半導体チップCHP1の周囲を覆う樹脂MRの上面SUR(MR)に凹部CAVが形成されている。この凹部CAVは、例えば、図9(a)に示すように、半導体チップCHP1の辺に沿うように形成されている。具体的に、図9(a)において、凹部CAVは、半導体チップCHP1の辺SD1、SD2、SD3に沿うように形成されている。このように、本実施の形態1の特徴は、樹脂MRの上面SUR(MR)に凹部CAVを設けることにあり、以下に、その詳細を説明する。
 図10は、本実施の形態1における流量センサFS1において、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一断面を示す図である。図10において、本実施の形態1における流量センサFS1は、チップ搭載部TAB1を有し、このチップ搭載部TAB1上に接着材ADH1を介して半導体チップCHP1が搭載されている。そして、半導体チップCHP1の上面SUR(CHP)のほぼ中央部に流量検出部FDUが形成されており、この流量検出部FDUと相対する半導体チップCHP1の裏面側にダイヤフラムDF(薄板部)が形成されている。さらに、チップ搭載部TAB1に搭載された半導体チップCHP1の一部が樹脂MRで封止されている。具体的には、半導体チップCHP1の側面の一部が樹脂MRを含む封止体で封止されている。
 このとき、本実施の形態1では、図10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一断面方向において、半導体チップCHP1の上面SUR(CHP)は樹脂MRで覆われていない。このため、本実施の形態1によれば、例えば、流量検出部FDUが形成された半導体チップCHP1のサイズ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で覆われてしまうことを防止できる。
 さらに、本実施の形態1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(MR)の方が低くなっている。これは、本実施の形態1における流量センサFS1でも、上述した第2関連技術と同様に、上金型UMに弾性体フィルムLAFを貼り付けた状態で樹脂封止を実施しているためである。したがって、本実施の形態1においても、第2関連技術と同様に、部品の実装バラツキに起因したクランプ力の増大に伴う割れ、欠け、あるいは、ひび割れなどに代表される半導体チップCHP1の破損を抑制することができる。つまり、本実施の形態1においても、流量センサFS1の信頼性向上を図ることができる。
 このように、本実施の形態1でも、上述した第2関連技術と同様に、上金型UMに弾性体フィルムLAFを貼り付けた状態で樹脂封止を実施することを前提としているため、樹脂封止後の流量センサFS1においては、図10に示すように、半導体チップCHP1の上面SUR(CHP)よりも樹脂MRの上面SUR(MR)の方が低くなるように構成されることになる。
 ただし、この構成を採用する場合、何ら工夫を施さないと、第2関連技術の問題点と同様の問題点が発生することになる。すなわち、第2関連技術を説明した図7に示すように、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。
 そこで、本実施の形態1では、流量検出部FDUでの流量検出精度を向上する工夫を施している。具体的には、図10に示すように、本実施の形態1における流量センサFS1において、樹脂MRの上面に凹部CAVを設けている。言い換えれば、本実施の形態1における流量センサFS1では、樹脂MRと半導体チップCHP1の境界領域において、半導体チップCHP1の側面に沿うように凹部CAVが形成されている。つまり、本実施の形態1では、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の端部近傍(境界領域、端部周辺領域)に樹脂MRの高さが局所的に低くなっている凹部CAVが存在する。すなわち、本実施の形態1では、樹脂MRの上面SUR(MR)が半導体チップCHP1の上面SUR(CHP)よりも低くなっていることを前提として、この樹脂MRの上面SUR(MR)よりも、さらに高さの低い凹部CAVが樹脂MRの上面SUR(MR)に局所的に形成されている。
 これにより、本実施の形態1における流量センサFS1によれば、流量検出部FDUの上方を流れる気体(空気)の流れが乱されることなく安定化する。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、流量検出部FDUでの気体(空気)の流量検出精度を向上させることができ、これによって、流量センサFS1の性能向上を図ることができる。
 以下では、樹脂MRの上面に凹部CAVを設けることにより、流量検出部FDUの上方を流れる気体(空気)の流れの安定性向上を図ることができるメカニズムについて、図面を参照しながら説明する。
 具体的に、図10に示すように、本実施の形態1における流量センサFS1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10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。
 まず、図10に示すように、紙面の左側から流れてきた気体(空気)は、流量センサFS1の樹脂MRの上面SUR(MR)上を通過する。そして、樹脂MRと半導体チップCHP1の端部との境界領域まで気体(空気)が到達すると、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、高さの低い樹脂MRの上面SUR(MR)から、露出している半導体チップCHP1の側面に衝突する。このとき、図10に示す凹部CAVが樹脂MRに形成されていない場合には、半導体チップCHP1の側面に衝突した気体(空気)は、90度向きを変えて、半導体チップCHP1の上方に向って流れることになる。この場合、半導体チップCHP1の上方を紙面の左側から右側に向って流れている気体(空気)の流れは、半導体チップCHP1の側面に衝突して半導体チップCHP1の上方に向って流れる一部の気体(空気)によって乱されることになる。この結果、流量検出部FDU上を流れる気体(空気)の流れの安定性が低下してしまうことになる。
 これに対し、図10に示す本実施の形態1のように、樹脂MRの上面SUR(MR)に凹部CAVが形成されている場合、半導体チップCHP1の端部近傍(境界領域)で、樹脂MRの高さが局所的に低くなる凹部CAVと、半導体チップCHP1の端部で規定される領域で反時計回りに回る渦流が発生する。この結果、半導体チップCHP1の端部に衝突した気体(空気)は、90度向きを変えて半導体チップCHP1の上方へ流れるのではなく、渦流を構成するように誘導される。つまり、本実施の形態1では、凹部CAVを形成することにより、半導体チップCHP1の露出している側面に衝突した気体(空気)は、渦流を構成することになる。このことは、半導体チップCHP1の露出している側面に衝突した気体(空気)が90度向きを変えて、半導体チップCHP1の上方に流れることを抑制できることを意味している。この結果、本実施の形態1によれば、流量検出部FDU上を流れる気体(空気)の流れの安定性を向上することができ、これによって、流量センサFS1の流量検出精度を向上できる。
 つまり、本実施の形態1の特徴は、樹脂MRの上面SUR(MR)に凹部CAVを設けることにあり、この凹部CAVを設けることにより、半導体チップCHP1の露出した側面に衝突した気体(空気)の進行方向を半導体チップCHP1の上方方向から逸らすことができるのである。言い換えれば、樹脂MRの上面SUR(MR)に局所的な凹部CAVを設けることにより反時計回りの渦流を発生させ、これによって、半導体チップCHP1の露出した側面に衝突した気体(空気)の進行方向を、90度異なる半導体チップCHP1の上方方向ではなく、渦を巻く方向に変更することができるのである。
 以上のことから、本実施の形態1における流量センサFS1によれば、流量検出部FDUの上方における気体(空気)の流れを乱すことなく、安定的にスムーズにすることができるため、流量検出部FDUにおける流量検出精度を向上することができる。
 ここで、図11は、図10の領域RAを拡大した図である。図11において、半導体チップCHP1の上面SUR(CHP)と、樹脂MRの上面SUR(MR)に形成される凹部CAVの最下部までの寸法H2を大きくしすぎると、凹部CAVの下部での樹脂流動性が悪くなるため、この部分に樹脂MRの未充填不良が発生する可能性がある。このため、未充填不良を防止する観点から、寸法H2は、半導体チップCHP1の厚さH1の半分以下にすることが望ましい。
 また、樹脂MRの上面SUR(MR)に形成される凹部CAVと半導体チップCHP1の側面で規定された部分で反時計回りの渦流を発生させるため、凹部CAVの最下部は、半導体チップCHP1の端部になるべく近い位置に設置することが望ましい。特に、効率良く反時計回りの渦流を発生させる観点から、凹部CAVの最下部から半導体チップCHP1の端部までの距離L2は、図10に示す半導体チップCHP1の幅寸法L1の1/4以下であることが望ましい。さらには、凹部CAVが半導体チップCHP1の端部と接触するように形成されていることが望ましい。
 なお、本実施の形態1では、例えば、図9(a)に示すように、半導体チップCHP1の3辺(辺SD1、SD2、SD3)にわたって凹部CAVが形成されている例について説明している。しかし、例えば、図10に示すように、樹脂MRの上面SUR(MR)に凹部CAVを設ける目的は、反時計回りの渦流を発生させることにより、半導体チップCHP1の露出した側面に衝突した気体(空気)の進行方向を半導体チップCHP1の上方方向から逸らすことにある。このため、少なくとも、気体(空気)の流れる上流側において、半導体チップCHP1の端部と樹脂MRとの境界領域近傍の樹脂MRの上面SUR(MR)に凹部CAVを設ければよく、例えば、気体(空気)の流れる下流側の境界領域近傍やその他の領域に存在する樹脂MRの上面SUR(MR)に凹部CAVを設けなくてもよい。具体的には、図9(a)において、半導体チップCHP1の辺SD1に沿って凹部CAVを設ける必要があるが、その他の辺SD2や辺SD3に沿って凹部CAVを設けなくてもよい。つまり、半導体チップCHP1の辺SD1に沿って凹部CAVが形成されていれば、半導体チップCHP1の露出した側面に衝突した気体(空気)の進行方向を半導体チップCHP1の上方方向から逸らすことができる。これにより、流量検出部FDUの上方における気体(空気)の流れを乱すことなく、安定的にスムーズにすることができるため、流量検出部FDUにおける流量検出精度を向上することができる。
 以上のようにして、本実施の形態1における流量センサFS1が実装構成されているが、実際の流量センサFS1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12は、ダムバーDMを除去した後の流量センサFS1の実装構成を示す平面図である。図12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、図面を参照しながら説明する。図13~図16は、図9(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13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が形成されており、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14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(図示されず)およびパッド(図示されず)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。
 その後、図面には示されていないが、半導体チップCHP1に形成されているパッドと、リードフレームLFに形成されているリードとをワイヤで接続する(ワイヤボンディング)。このワイヤは、例えば、金線から形成される。
 次に、図15に示すように、半導体チップCHP1の側面を樹脂MRで封止する(モールド工程)。つまり、半導体チップCHP1に形成されている流量検出部FDUを露出させつつ、半導体チップCHP1の一部を樹脂MR(封止体)で封止する。
 具体的には、まず、弾性体フィルムLAFを貼り付けた上金型UMであって、平面視において半導体チップCHP1よりも大きく、かつ、平面視において半導体チップCHP1と重ならない領域に突起部PJNを有する入れ駒IPAを挿入した上金型UMと、下金型BMとを用意する。
 次に、弾性体フィルムLAFを介して半導体チップCHP1の上面に入れ駒IPAの一部を密着させ、かつ、入れ駒IPAと半導体チップCHP1の間に流量検出部FDUを囲む第1空間SP1を形成しながら、上金型UMと下金型BMとで、半導体チップCHP1を搭載したリードフレームLFを、第2空間を介して挟み込む。
 その後、加熱下において、この第2空間に樹脂MRを流し込む。このとき、樹脂MRの上面のうち、突起部PJNに対応した領域に凹部CAVが形成される。そして、図16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1における流量センサFS1を製造することができる。
 なお、本実施の形態1における樹脂封止工程(モールド工程)では、80℃以上の高温度の上金型UMと下金型BMを使用しているため、加熱された上金型UMと下金型BMから第2空間に注入された樹脂MRに短時間で熱が伝わる。この結果、本実施の形態1における流量センサFS1の製造方法によれば、樹脂MRの加熱・硬化時間を短縮することができる。
 例えば、発明が解決しようとする課題の欄で説明したように、ポッティング樹脂による金線(ワイヤ)の固定だけを行なう場合、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問題点が顕在化する。
 これに対し、本実施の形態1における樹脂封止工程では、上述したように、加熱された上金型UMと下金型BMを使用しているため、加熱された上金型UMと下金型BMから樹脂MRへの短時間での熱伝導が可能となり、樹脂MRの加熱・硬化時間を短縮することができる。この結果、本実施の形態1によれば、流量センサFS1の製造工程におけるスループットを向上させることができる。
 <本実施の形態1における代表的な効果>
 本実施の形態1における流量センサFS1によれば、以下に示す効果が得られる。
 (1)本実施の形態1によれば、例えば、図10に示すように、樹脂MRの上面SUR(MR)に凹部CAVが設けられている。この凹部CAVを設けることにより、半導体チップCHP1の露出した側面に衝突した気体(空気)の進行方向を半導体チップCHP1の上方方向から逸らすことができる。言い換えれば、樹脂MRの上面SUR(MR)に局所的な凹部CAVを設けることにより反時計回りの渦流を発生させ、これによって、半導体チップCHP1の露出した側面に衝突した気体(空気)の進行方向を、90度異なる半導体チップCHP1の上方方向ではなく、渦を巻く方向に変更することができる。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、流量検出部FDUの上方における気体(空気)の流れを乱すことなく、安定的にスムーズにすることができるため、流量検出部FDUにおける流量検出精度を向上することができる。
 (2)本実施の形態1によれば、例えば、図15に示すように、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。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の位置を各流量センサ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効果を得ることができる。
 (3)本実施の形態1によれば、例えば、図15に示すように、弾性体フィルムLAFを介して半導体チップCHP1が上金型UMで押さえ付けられている。このため、半導体チップCHP1、接着材ADH1、リードフレームLFの厚さバラツキに起因する部品の実装バラツキを弾性体フィルムLAFの厚さ変化により吸収することができる。このように本実施の形態1によれば、半導体チップCHP1に加わるクランプ力を緩和することができる。この結果、半導体チップCHP1の割れ、欠け、あるいは、ひび割れなどに代表される破損を防止することができる。
 (4)本実施の形態1によれば、例えば、図10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一断面方向において、半導体チップCHP1の上面SUR(CHP)は樹脂MRで覆われていない。このため、本実施の形態1によれば、例えば、流量検出部FDUが形成された半導体チップCHP1のサイズ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で覆われてしまうことを防止できる。
 <変形例1>
 続いて、前記実施の形態1における流量センサFS1の変形例1について説明する。前記実施の形態1では、例えば、図10に示すように、凹部CAVに接する樹脂MRの上面SUR(MR)が概ね水平方向と並行するように形成されている例について説明した。本変形例1では、凹部CAVに接する樹脂MRの上面SUR(MR)が傾斜している例について説明する。
 図17は、本変形例1における流量センサFS1の構成を示す断面図である。図17に示すように、本変形例1においても、樹脂MRの上面SUR(MR)に凹部CAVが設けられている。この凹部CAVを設けることにより、半導体チップCHP1の露出した側面に衝突した気体(空気)の進行方向を半導体チップCHP1の上方方向から逸らすことができる。言い換えれば、樹脂MRの上面SUR(MR)に局所的な凹部CAVを設けることにより反時計回りの渦流を発生させ、これによって、半導体チップCHP1の露出した側面に衝突した気体(空気)の進行方向を、渦を巻く方向に変更することができる。
 さらに、本変形例1における流量センサFS1では、樹脂MRの上面SUR(MR)が半導体チップCHP1の上面SUR(CHP)よりも低いことを前提として、樹脂MRの上面SUR(MR)が、半導体チップCHP1の端部に近づくにつれて低くなるように傾斜部SLPが設けられている点に特徴がある。これにより、樹脂MRの傾斜した上面SUR(MR)から凹部CAVへ誘導されて半導体チップCHP1の側面に至る気体(空気)の流れに、反時計回りの渦流が発生しやすくなる。この結果、本変形例1における流量センサFS1によれば、流量検出部FDUの上方における気体(空気)の流れを乱すことなく、安定的にスムーズにすることができるため、流量検出部FDUにおける流量検出精度を向上することができる。
 図18は、図17の領域RAを拡大した図である。図18に示すように、本変形例1における流量センサFS1においては、半導体チップCHP1の側面に接触する樹脂MRの上面SUR(MR)に凹部CAVが形成されており、この凹部CAVに接続する樹脂MRの上面SUR(MR)に傾斜部SLPが形成されている。具体的に、樹脂MRの上面SUR(MR)は、半導体チップCHP1の端部に近づくにつれて低くなる傾斜部SLPが形成されている。この場合、まず、図18に示すように、樹脂MRの上面SUR(MR)に形成されている傾斜部SLPに沿って気体(空気)が流れる。そして、傾斜部SLPに沿って流れてきた気体(空気)が凹部CAVと半導体チップCHP1の側面により規定される領域を通過することにより、反時計回りの渦流が発生する。このとき、凹部CAVと半導体チップCHP1の側面により規定される領域を通過する前に、予め傾斜部SLPを有する樹脂MRの上面SUR(MR)に沿って気体(空気)が流れることにより、反時計回りの渦流が発生しやすくなる。
 以上のメカニズムにより、本変形例1における流量センサFS1によれば、半導体チップCHP1の露出した側面に衝突した気体(空気)の進行方向を、渦を巻く方向に変更することができる。このため、本変形例1によっても、流量検出部FDUの上方における気体(空気)の流れを乱すことなく、安定的にスムーズにすることができるため、流量検出部FDUにおける流量検出精度を向上することができる。
 このように構成されている本変形例1における流量センサFS1の製造方法は、前記実施の形態1における流量センサFS1の製造方法とほぼ同様である。ただし、本変形例1においては、樹脂MRの上面SUR(MR)に傾斜部SLPを形成する必要があるため、樹脂封止工程において、上金型UMに挿入される入れ駒の形状が前記実施の形態1と相違する。以下に、本変形例1における樹脂封止工程について説明する。
 図19は、本変形例1における樹脂封止工程を説明する図である。図19に示すように、本変形例1においては、上金型UMに入れ駒IPA2が挿入されている。この入れ駒IPA2は、平面視において半導体チップCHP1よりも大きく、かつ、平面視において半導体チップCHP1と重ならない領域に突起部PJNを有している。そして、この入れ駒IPA2では、突起部PJNの外側が傾斜している。このような形状を有する入れ駒IPA2を使用することにより、本変形例1では、半導体チップCHP1の側面に接触する樹脂MRの上面SUR(MR)に凹部CAVを形成することができるとともに、半導体チップCHP1の樹脂MRの上面SUR(MR)が、半導体チップCHP1の端部に近づくにつれて低くなるように傾斜部SLPを設けることができる。
 <変形例2>
 次に、前記実施の形態1における流量センサFS1の変形例2について説明する。前記実施の形態1では、例えば、図9(b)や図9(c)に示すように、チップ搭載部TAB1上に接着材ADH1を介して半導体チップCHP1を配置する例について説明した。本変形例2では、半導体チップCHP1とチップ搭載部TAB1(リードフレームLF)の間に板状構造体PLTを挿入する例について説明する。
 図20は、本変形例2において、樹脂封止前の流量センサFS1の構造を示す平面図である。図21は、図20のA-A線で切断した断面図であり、図22は、図20のB-B線で切断した断面図である。
 図20に示すように、本変形例2における流量センサFS1は、半導体チップCHP1の下層および半導体チップCHP2の下層にわたって板状構造体PLTが形成されていることがわかる。この板状構造体PLTは、例えば、矩形形状をしており、平面視において、半導体チップCHP1および半導体チップCHP2を内包するような外形寸法を有していることがわかる。
 具体的に、図21や図22に示すように、チップ搭載部TAB1およびチップ搭載部TAB2を含むリードフレームLF上に板状構造体PLTが配置されている。この板状構造体PLTは、例えば、接着材ADH3を用いてリードフレームLFに接着されているが、ペースト材料を使用して接合することもできる。そして、この板状構造体PLT上には、接着材ADH1を介して半導体チップCHP1が搭載されているとともに、接着材ADH2を介して半導体チップCHP2が搭載されている。このとき、板状構造体PLTが金属材料から形成されている場合には、半導体チップCHP1とワイヤW1で接続することができるとともに、半導体チップCHP2とワイヤW2で接続することもできる。なお、リードフレームLF上には、上述した板状構造体PLTの他にコンデンサやサーミスタなどの部品を搭載することもできる。
 上述した板状構造体PLTは、主に、流量センサFS1の剛性向上や外部からの衝撃に対する緩衝材として機能する。さらに、板状構造体PLTが導電材料から構成される場合には、半導体チップCHP1(パッドPD1)や半導体チップCHP2(パッドPD2)と電気的に接続し、グランド電位(基準電位)の供給に使用することもできるし、グランド電位の安定化を図ることもできる。
 板状構造体PLTは、例えば、PBT樹脂、ABS樹脂、PC樹脂、ナイロン樹脂、PS樹脂、PP樹脂、フッ素樹脂などの熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂から構成することができる。この場合、板状構造体PLTは、主に、外部の衝撃から半導体チップCHP1や半導体チップCHP2を保護する緩衝材として機能させることができる。
 一方、板状構造体PLT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プレス加工することにより形成することもできるし、ガラス材料から形成することもできる。特に、板状構造体PLTを金属材料から形成する場合には、流量センサFS1の剛性を高めることができる。さらには、板状構造体PLTを半導体チップCHP1や半導体チップCHP2と電気的に接続し、板状構造体PLTをグランド電位の供給やグランド電位の安定化に利用することもできる。
 このように構成されている本変形例2における流量センサFS1においても、例えば、図9(a)~図9(c)に示す前記実施の形態1における流量センサFS1と同様の樹脂封止構造を実現することができる。つまり、本変形例2における流量センサFS1においても、樹脂の上面に凹部を設けることができる。この結果、本変形例2においても、樹脂の上面に局所的な凹部を設けることにより反時計回りの渦流を発生させ、これによって、半導体チップの露出した側面に衝突した気体(空気)の進行方向を、90度異なる半導体チップの上方方向ではなく、渦を巻く方向に変更することができる。このことから、本変形例2における流量センサFS1でも、流量検出部の上方における気体(空気)の流れを乱すことなく、安定的にスムーズにすることができるため、流量検出部における流量検出精度を向上することができる。
 (実施の形態2)
 前記実施の形態1では、例えば、図9(b)に示すように、半導体チップCHP1と半導体チップCHP2を備える2チップ構造の流量センサFS1を例に挙げて説明した。本発明の技術的思想は、これに限らず、例えば、流量検出部と制御部(制御回路)を一体的に形成した1つの半導体チップを備える1チップ構造の流量センサにも適用することができる。本実施の形態2では、本発明の技術的思想を1チップ構造の流量センサに適用する場合を例に挙げて説明する。
 <実施の形態2における流量センサの実装構成>
 図23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23(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。特に、図23(b)は、露出している流量検出部FDU上を流れる気体の進行方向と並行する一断面を示しており、図23(b)において、気体は、例えば、X軸を左側から右側に向って流れるものとする。
 まず、図23(a)に示すように、本実施の形態2における流量センサFS2は、矩形形状をした樹脂MRを含む封止体を有し、樹脂MRからリードLD2が突き出ている。そして、樹脂MRの上面(表面)から半導体チップCHP1の一部が露出している。特に、半導体チップCHP1には、流量検出部FDUと、この流量検出部FDUを制御する制御部が形成されている。具体的に、半導体チップCHP1に形成されている流量検出部FDUは、配線WL1によって、制御部と電気的に接続されている。この制御部は、図23(a)においては、樹脂MRに覆われているため、図示されていないが、樹脂MRに形成されている凸部PRの内部に配置されている。つまり、本実施の形態2における流量センサFS2においては、流量検出部FDUと制御部が一体的に形成された半導体チップCHP1を有し、樹脂MRから流量検出部FDUが露出する構成をしていることになる。そして、樹脂MRで囲まれた半導体チップCHP1の3辺に沿って、樹脂MRに凹部CAVが形成されている。
 次に、図23(b)に示すように、本実施の形態2における流量センサFS2は、チップ搭載部TAB1上に接着材ADH1を介して半導体チップCHP1が搭載されていることがわかる。このとき、半導体チップCHP1の上面(表面、主面)には、流量検出部FDUが形成されており、この流量検出部FDUと相対する半導体チップCHP1の裏面にダイヤフラムDF(薄板部)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。
 なお、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。
 ここで、図23(b)に示すように、本実施の形態2における流量センサFS2では、半導体チップCHP1の側面の一部およびチップ搭載部TAB1の一部を覆うように樹脂MRが形成されている。
 このとき、本実施の形態2では、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。
 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、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。
 さらに、本実施の形態2でも、図23(b)に示すように、樹脂MRの上面SUR(MR)が半導体チップCHP1の上面SUR(CHP)よりも低くなるように形成されており、樹脂MRの上面SUR(MR)に凹部CAVが設けられている。したがって、本実施の形態2においても、この凹部CAVを樹脂MRの上面SUR(MR)に設けることにより、半導体チップCHP1の露出した側面に衝突した気体(空気)の進行方向を半導体チップCHP1の上方方向から逸らすことができるのである。言い換えれば、樹脂MRの上面SUR(MR)に局所的な凹部CAVを設けることにより反時計回りの渦流を発生させ、これによって、半導体チップCHP1の露出した側面に衝突した気体(空気)の進行方向を、90度異なる半導体チップCHP1の上方方向ではなく、渦を巻く方向に変更することができる。
 特に、本実施の形態2では、前記変形例1と同様に、半導体チップCHP1の側面に接触する樹脂MRの上面SUR(MR)に凹部CAVが形成されており、この凹部CAVに接続する樹脂MRの上面SUR(MR)に傾斜部SLPが形成されている。具体的に、樹脂MRの上面SUR(MR)は、半導体チップCHP1の端部に近づくにつれて低くなる傾斜部SLPが形成されている。したがって、本実施の形態2においても、予め傾斜部SLPを有する樹脂MRの上面SUR(MR)に沿って気体(空気)が流れることにより、反時計回りの渦流が発生しやすくなる効果が得られる。
 以上のことから、本実施の形態2における流量センサFS2においても、流量検出部FDUの上方における気体(空気)の流れを乱すことなく、安定的にスムーズにすることができるため、流量検出部FDUにおける流量検出精度を向上することができる。
 なお、図23(c)に示すように、チップ搭載部TAB1上に接着材ADH1を介して半導体チップCHP1が搭載されているが、この半導体チップCHP1の上面に流量検出部FDUおよび制御部CUが形成されていることがわかる。つまり、本実施の形態2では、半導体チップCHP1に流量検出部FDUと制御部CUが一体的に形成されていることがわかる。さらに、半導体チップCHP1の上面にパッドPDが形成されており、このパッドPDとリードLD2がワイヤWによって電気的に接続されている。そして、半導体チップCHP1の上面に形成されている制御部CUおよびパッドPDと、ワイヤWは、樹脂MRで封止されている。特に、ワイヤWを確実に樹脂MRで封止するために、制御部CUとワイヤWを封止する領域に樹脂MRからなる凸部PRが形成されていることがわかる。
 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。
 上述した前記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
 ADH1 接着材
 ADH2 接着材
 ADH3 接着材
 BM 下金型
 BR1 下流測温抵抗体
 BR2 下流測温抵抗体
 CAV 凹部
 CHP1 半導体チップ
 CHP2 半導体チップ
 DF ダイヤフラム
 DM ダムバー
 FDU 流量検出部
 FS1 流量センサ
 FS2 流量センサ
 FSP1 流量センサ
 FSP2 流量センサ
 HCB ヒータ制御ブリッジ
 HR 発熱抵抗体
 IPA 入れ駒
 IPA2 入れ駒
 LAF 弾性体フィルム
 LD1 リード
 LD2 リード
 LF リードフレーム
 MR 樹脂
 OP1 開口部
 OP2 開口部
 PD パッド
 PD1 パッド
 PD2 パッド
 PD3 パッド
 PJN 突起部
 PLT 板状構造体
 PR 凸部
 PS 電源
 Q 気体流量
 R1 抵抗体
 R2 抵抗体
 R3 抵抗体
 R4 抵抗体
 RA 領域
 SD1 辺
 SD2 辺
 SD3 辺
 SLP 傾斜部
 SP1 第1空間
 SUR(CHP) 上面
 SUR(MR) 上面
 TAB1 チップ搭載部
 TAB2 チップ搭載部
 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
 W ワイヤ
 W1 ワイヤ
 W2 ワイヤ
 W3 ワイヤ
 WL1 配線

Claims (9)

  1.  (a)第1チップ搭載部と、
     (b)前記第1チップ搭載部上に配置された第1半導体チップと、を備え、
     前記第1半導体チップは、
     (b1)第1半導体基板の主面上に形成された流量検出部と、
     (b2)前記第1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流量センサであって、
     前記第1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、前記第1半導体チップの一部が、樹脂を含む封止体で封止されており、
     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、前記第1半導体チップの端部と接する前記樹脂の上面が前記第1半導体チップの上面よりも低く、かつ、前記樹脂の上面には、凹部が形成されている流量センサ。
  2.  請求項1に記載の流量センサであって、
     前記凹部は、前記樹脂と前記第1半導体チップの境界領域において、前記第1半導体チップの側面に沿うように形成されている流量センサ。
  3.  請求項1に記載の流量センサであって、
     前記凹部の最下部から前記第1半導体チップの上面までの距離が、前記第1半導体チップの端部における厚さの1/2以下である流量センサ。
  4.  請求項1に記載の流量センサであって、
     前記凹部の最下部から前記第半導体チップの端部までの距離が、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における前記第1半導体チップの幅の1/4以下である流量センサ。
  5.  請求項1に記載の流量センサであって、
     前記樹脂の上面は、前記第1半導体チップの端部に近づくにつれて低くなるように傾斜している流量センサ。
  6.  請求項1に記載の流量センサであって、
     前記第1半導体チップは、さらに、前記流量検出部を制御する制御部を有している流量センサ。
  7.  請求項1に記載の流量センサであって、
     さらに、
    (c)第2チップ搭載部と、
    (d)前記第2チップ搭載部上に配置された第2半導体チップと、を備え、
     前記第2半導体チップは、第2半導体基板の主面上に形成された制御部であって、前記流量検出部を制御する前記制御部を有し、
     前記第2半導体チップは、前記封止体で封止されている流量センサ。
  8.  (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、
     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流量センサであって、
     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、樹脂を含む封止体で封止されており、
     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端部と接する前記樹脂の上面が前記半導体チップの上面よりも低く、かつ、前記樹脂の上面には、凹部が形成されている流量センサ。
  9.  (a)複数の第1パッドが形成された第1半導体チップを搭載する第1チップ搭載部と、
     (b)複数の第2パッドが形成された第2半導体チップを搭載する第2チップ搭載部と、
     (c)前記第1チップ搭載部の外側に配置された複数の第1リードと、
     (d)前記第2チップ搭載部の外側に配置された複数の第2リードと、
     (e)前記第1チップ搭載部上に配置された前記第1半導体チップと、
     (f)前記第2チップ搭載部上に配置された前記第2半導体チップと、
     (g)前記複数の第1リードのそれぞれと前記第1半導体チップに形成されている前記複数の第1パッドのそれぞれとを接続する複数の第1ワイヤと、
     (h)前記複数の第2リードのそれぞれと前記第2半導体チップに形成されている前記複数の第2パッドのそれぞれとを接続する複数の第2ワイヤとを備え、
     前記第1半導体チップは、
     (e1)第1半導体基板の主面上に形成された流量検出部と、
     (e2)前記第1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し、
     前記第2半導体チップは、
     (f1)第2半導体基板の主面上に形成され、前記流量検出部を制御する制御部を有する流量センサであって、
     前記第1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、前記第1チップ搭載部の一部、前記第2チップ搭載部、前記複数の第1リード、前記複数の第2リードのそれぞれの一部、前記第1半導体チップの一部、前記第2半導体チップ、前記複数の第1ワイヤ、および、前記複数の第2ワイヤは、樹脂を含む封止体で封止されており、
     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、
     前記第1半導体チップの端部と接する前記樹脂の上面が前記第1半導体チップの上面よりも低く、かつ、前記樹脂の上面には、凹部が形成されている流量センサ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190056253A1 (en) * 2015-10-30 2019-02-21 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Physical-quantity detecting device

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104364615B (zh) * 2012-06-15 2017-04-05 日立汽车系统株式会社 热式流量计
JP5675716B2 (ja) * 2012-06-29 2015-02-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 熱式空気流量センサ
CN106537099B (zh) 2014-07-30 2020-03-24 日立汽车系统株式会社 物理量检测装置
JP6129225B2 (ja) * 2015-03-04 2017-05-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 流量センサ
EP3267161B1 (en) * 2015-03-05 2020-08-26 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Air flow rate detecting device
US10336606B2 (en) * 2016-02-25 2019-07-02 Nxp Usa, Inc. Integrated capacitive humidity sensor
WO2018045016A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-08 Atrex Energy, Inc. Gas flow sensor housing and assembly providing reduced turbulence
JP2020169929A (ja) 2019-04-04 2020-10-15 株式会社デンソー 物理量計測装置
EP4083580A1 (de) * 2021-04-30 2022-11-02 Heraeus Nexensos GmbH Sensoreinheit zur detektion von gasströmen in einem batterieblock oder in einer batterieeinheit, batterieblock, batterieeinheit und verfahren zur detektion von gasströmen in einem batterieblock oder in einer batterieeinheit
WO2023145568A1 (ja) * 2022-01-26 2023-08-03 ミネベアミツミ株式会社 流体センサ

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08285652A (ja) * 1995-04-13 1996-11-01 Ricoh Co Ltd 熱式流量センサ
JPH116752A (ja) * 1997-06-16 1999-01-12 Hitachi Ltd 熱式空気流量センサ
JP2003090750A (ja) * 2001-09-19 2003-03-28 Ngk Spark Plug Co Ltd 流量及び流速測定装置
JP2004074713A (ja) 2002-08-21 2004-03-11 Hitachi Chem Co Ltd 半導体モールド用離型シート
JP2008175780A (ja) 2007-01-22 2008-07-31 Denso Corp 熱式流量センサ
JP2011122984A (ja) 2009-12-11 2011-06-23 Hitachi Automotive Systems Ltd 流量センサとその製造方法、及び流量センサモジュール

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04258176A (ja) * 1991-02-12 1992-09-14 Mitsubishi Electric Corp 半導体圧力センサ
CN1515878A (zh) * 1998-08-18 2004-07-28 ͬ�Ϳ�ҵ��ʽ���� 流量传感器及过滤器一体型流量计
JP3545637B2 (ja) * 1999-03-24 2004-07-21 三菱電機株式会社 感熱式流量センサ
US7211873B2 (en) * 2003-09-24 2007-05-01 Denso Corporation Sensor device having thin membrane and method of manufacturing the same
US7198981B2 (en) * 2004-10-21 2007-04-03 Honeywell International Inc. Vacuum sealed surface acoustic wave pressure sensor
EP1860694A1 (en) * 2005-03-16 2007-11-28 Yamaha Corporation Semiconductor device, semiconductor device manufacturing method and cover frame
EP1795496A2 (en) * 2005-12-08 2007-06-13 Yamaha Corporation Semiconductor device for detecting pressure variations
WO2009024589A1 (de) * 2007-08-21 2009-02-26 Belimo Holding Ag Durchflusssensor und herstellungsverfahren dafür
JP5012330B2 (ja) * 2007-08-29 2012-08-29 株式会社デンソー センサ装置の製造方法及びセンサ装置
JP5168091B2 (ja) * 2008-11-05 2013-03-21 株式会社デンソー 熱式フローセンサの製造方法及び熱式フローセンサ
JP5353229B2 (ja) 2008-12-24 2013-11-27 株式会社デンソー 感熱式流量センサ
JP5182314B2 (ja) 2009-05-01 2013-04-17 株式会社デンソー 空気流量測定装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08285652A (ja) * 1995-04-13 1996-11-01 Ricoh Co Ltd 熱式流量センサ
JPH116752A (ja) * 1997-06-16 1999-01-12 Hitachi Ltd 熱式空気流量センサ
JP2003090750A (ja) * 2001-09-19 2003-03-28 Ngk Spark Plug Co Ltd 流量及び流速測定装置
JP2004074713A (ja) 2002-08-21 2004-03-11 Hitachi Chem Co Ltd 半導体モールド用離型シート
JP2008175780A (ja) 2007-01-22 2008-07-31 Denso Corp 熱式流量センサ
JP2011122984A (ja) 2009-12-11 2011-06-23 Hitachi Automotive Systems Ltd 流量センサとその製造方法、及び流量センサモジュール

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2835621A4

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190056253A1 (en) * 2015-10-30 2019-02-21 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Physical-quantity detecting device
US10775216B2 (en) * 2015-10-30 2020-09-15 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Physical quantity detecting device with a circuit board that has projections to repel water

Also Published As

Publication number Publication date
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CN104335016B (zh) 2017-03-01
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EP2835621B1 (en) 2022-08-03
US9322686B2 (en) 2016-04-26
US20150122050A1 (en) 2015-05-07
CN106813736B (zh) 2020-06-09
JP2013217731A (ja) 2013-10-24
JP5710538B2 (ja) 2015-04-30
EP2835621A1 (en) 2015-02-11
CN106813736A (zh) 2017-06-09

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