WO2014203556A1 - 熱式流量計の製造方法 - Google Patents

Abstract

　本発明の目的は、ダイヤフラム構造部の近傍に金型を用いて形成された樹脂部を有する構造の熱式流量計において、金型押し付け時のダイヤフラム構造部の破壊を防止するために、基板面に対して傾斜した基板傾斜部２０２ａによって囲まれた空洞部２０２と、空洞部を覆うダイヤフラム２０１と、ダイヤフラム２０１に形成された電気抵抗体とを有する気体流量測定素子２００を支持部材１０２ｂ、１１１上に支持し、気体流量測定素子２００と支持部材１０２ｂ、１１１とをモールドにより形成された樹脂部１０４で被覆した熱式流量計の製造方法において、樹脂部１０４をモールドする金型による押圧力の作用部が、ダイヤフラム２０１の全周において、基板傾斜部２０２ａの外側に位置するように、金型１４を設定する。

Description

熱式流量計の製造方法

　本発明は熱式流量計に関する。

　本技術分野に関連する背景技術として、特開２０１２－１１２９７９号公報（特許文献１）に記載された流量センサモジュールがある。

　特許文献１には、「流量検出部ＦＤＵおよびその近傍を除く半導体チップＣＨＰ１の表面、ワイヤＷ１、リードＲＤ１、ワイヤＷ２、半導体チップＣＨＰ２の主面全面、ワイヤＷ３及びリードＲＤ２の一部を樹脂ＭＲで封止する」ことが記載されている。また、「半導体チップＣＨＰ１及び半導体チップＣＨＰ２を搭載したリードフレームＬＦを上金型ＵＭと下金型ＢＭで第１空間を介して挟み込む」ことが記載されている（段落０１４２及び図１８参照）。

　さらに、「上金型ＵＭに設置した入れ駒ＩＰＵの先端の寸法ＬＲ１を半導体チップＣＨＰ１の寸法ＬＣ１よりも大きくすることによって、気体（空気）の流れ方向の断面において、半導体チップＣＨＰ１の上部を部分的に樹脂ＭＲで覆わない構造」が記載されている（段落０２７９及び図４５参照）。

特開２０１２－１１２９７９号公報

　特許文献１に開示された技術では、流量検出部が樹脂で覆われるのを防ぐために、金型を、弾性体フィルムを介して、半導体チップの上面に押し付けている。半導体チップにはダイヤフラムが形成されており、ダイヤフラムの裏側には空洞が形成されている。この空洞は、半導体チップの上面に対して傾斜した傾斜面によって形成されている。

　特許文献１では、金型の押し付け位置について、ダイヤフラム、空洞及び傾斜面（以下、ダイヤフラム構造部という）に対してどのようにすべきかについて、配慮がない。ダイヤフラム構造部は脆弱にできている。金型の押し付け力が加わった場合に半導体チップに曲げ力が加わり、その結果、この脆弱部が破損する可能性がある。

　特許文献１の図４５では、押し付け力がダイヤフラム構造部の外側に加わるように入れ駒が設定されている。しかし、特許文献１の図１８や図２７では、押し付け力がダイヤフラム構造部の内側に加わるように上金型が設定されている。そして、特許文献１には、上金型や入れ駒による押し付け力をダイヤフラム構造部に対してどのように配置すべきかについて配慮がない。

　本発明の目的は、ダイヤフラム構造部の近傍に金型を用いて形成された樹脂部を有する構造の熱式流量計において、金型押し付け時のダイヤフラム構造部の破壊を防止することにある。

　上記目的を達成するために、本発明の熱式流量計は、金型押し付け領域がダイヤフラム構造部にかからないようにして、ダイヤフラム構造部の近傍に金型を用いて樹脂部を成型した。

　本発明によれば、金型押し付け時に生じるダイヤフラム構造部の破壊を防止することができる。さらに、流量検出部の周囲の構造部の高さや大きさを一定とすることができるので計測精度の高い熱式流量計を提供できる。

　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係る熱式空気流量計の上面を表す平面図である。 本発明に係る熱式空気流量計の側面について、側面に設けられたカバー部材を取り除いて示す平面図である。 本発明に係る回路パッケージの樹脂封止後の実装構成を示す平面図である。 回路パッケージのリードフレームおよびリードフレームの回路チップやセンサチップの搭載状態を示す平面図である。 本発明に係る空気流量センサの一実施例における縦方向断面図（図２のＡ－Ａ断面）である。 本発明に係る空気流量センサの一実施例における横方向断面図（図２のＢ－Ｂ断面）である。 本発明に係る空気流量センサの一実施例における製造方法を示した縦方向断面図であり、図２のＡ－Ａ断面について、樹脂によるモールドが実施される前の状態を示す図である。 リードフレームに空気流量測定素子とＬＳＩとを組み付けた組立体を金型に据え付けた状態を示す断面図である。 図５Ｂにおける入れ駒及び空気流量測定素子の近傍を拡大して示す断面図である。 本発明に係る空気流量センサの一実施例における金型押し付け時の横方向断面図である。 流量検出部が破壊しやすい実装構造、金型配置を示す断面図である。 流量検出部が破壊する際のメカニズムを示した図である。 流量検出部が接着テープの変形により破壊する際のメカニズムを示した図である。 熱式空気流量計の流量検出回路を示す回路図である。 図１０に示す流量検出部の回路配置を示す抵抗パターンの構成図である。

　以下、本発明の実施例を説明する。尚、本実施例では、自動車の内燃機関に搭載されて、被計測気体３０として空気を対象とする場合について説明する。しかし、空気以外の気体に対して、本発明に係る熱式流量計３００を用いることができる。

　まず、熱式空気流量計の全体構成について、図１Ａ及び図１Ｂを用いて説明する。図１Ａは、熱式空気流量計３００の上面を表す平面図である。図１Ｂは、熱式空気流量計３００の側面について、側面に設けられたカバー部材３０２，３０３を取り除いて示す平面図である。尚、図１Ｂは図１Ａの右側面を示している。また、図１Ｂに示す矢印３０は吸気管（図示せず）を流れる空気の向きを表している。

　熱式空気流量計３００の図１Ａに示す面は、吸気管の中を流れる空気流れの上流側に向けて設けられる。以下、熱式空気流量計３００における上下方向は、吸気管の中を流れる空気流れに対して上流側に位置する方を上、下流側に位置する方を下として説明する。この上下方向は、熱式空気流量計３００が自動車等の内燃機関に取り付けられた実装状態での上下方向を意味するものではない。また、熱式空気流量計３００の長さ方向３００Ｌ、幅方向３００Ｗを図１の矢印で示すように定義する。さらに、長さ方向３００Ｌ及び幅方向３００Ｗに対して垂直な方向を高さ方向と定義する。３００Ｃは幅方向３００Ｌにおける中心線を表す。

　図１Ａに示すように、熱式空気流量計３００のハウジング（本体）３０１の両側面には、薄板状のカバー部材３０２，３０３が取り付けられている。熱式空気流量計３００はフランジ部（取付部）３０４が吸気管の壁面に固定され、ハウジング３０１の先端側に吸気管を流れる空気の一部を取り込む副通路３０５が設けられている。３０５ａは副通路３０５の入口開口である。入口開口３０５ａはハウジング３０１の幅方向３００Ｌの全体にわたって設けられている。副通路３０５の入口側通路部分３０５ｉは入口開口３０５ａから下流側に進むにつれて中心線３００Ｃの左側に向かって絞られる。入口側通路部分３０５ｉの中心線３００Ｃから左側の部分には入口側通路部分３０５ｉの奥側に副通路３０５の出口側通路部分３０５ｏが形成されている。出口側通路部分３０５ｏは図１Ａ上に示すことができないので、括弧を付けて引き出し線も点線で示している。副通路３０５は入口側通路部分３０５ｉと、出口側通路部分３０５ｏと、空気の流れ方向において入口側通路部分３０５ｉと出口側通路部分３０５ｏとの間に設けられ回路パッケージ４００の流量検出部２００ａが配置される流量計測通路部分３０５ｓ（後述）とで構成されている。

　フランジ部３０４には、副通路３０５が設けられるのとは反対側に、コネクタ部３０７が設けられている。このコネクタ部３０７には、外部装置（例えばエンジン制御装置）に接続された信号線（通信線）が接続される。

　図１Ｂに示すように、本体３０１の先端側（紙面下側）には、副通路３０５を構成する出口側通路部分３０５ｏと流量計測通路部分３０５ｓとが設けられている。図１Ｂには示されていないが、出口側通路部分３０５ｏの奥側に副通路３０５の入口側通路部分３０５ｉが設けられている。流量計測通路部分３０５ｓは図１Ａに示す中心線３００Ｃを介して幅方向両側に跨るように形成されており、中心線３００Ｃに対して一方（左）の側面側に形成された入口側通路部分３０５ｉの下流端と、中心線３００Ｃに対して他方（右）の側面側に形成された出口側通路部分３０５ｏの上流端とは、この流量計測通路部分３０５ｓによって連通することになる。

　副通路３０５とフランジ部３０４との間には、回路パッケージ１００が配置されている。本実施例では、回路パッケージ１００は、ハウジング３０１を形成する樹脂によって、固定部３０６でハウジング３０１に固定されている。回路パッケージ１００の流量検出部２００ａが露出する表面とその反対側の裏面とには、それぞれ流量計測通路部分３０５ｓの壁面との間に、空気の流れる隙間が設けられている。すなわち、回路パッケージ１００は幅方向３００Ｌにおいて、流量計測通路部分３０５ｓの中間部に配置されている。また、図１Ｂに示すように、回路パッケージ１００は、その流量検出部２００ａが、熱式空気流量計３００における出口側通路部分３０５ｏが形成される側面側に面するように、配置されている。

　コネクタ部３０７には、熱式空気流量計３００を外部装置（例えばエンジン制御装置）に接続された信号線（通信線）と電気的に接続して通信を行うための接続端子３０７ａが設けられている。接続端子３０７ａはハウジング３０１の内部に露出した端子３０７ｂに電気的につながっており、端子３０７ｂを介して回路パッケージ１００から引き出されたリード１０２ｂに電気的に接続されている。リード１０２ｂは、ＬＳＩ１０３や吸気温度検出素子１０４の入出力端子を構成する。

　次に、図２Ａ乃至図４を用いて、回路パッケージ１００について説明する。図２Ａは、回路パッケージ１００の樹脂封止後の実装構成（外観）を示す平面図である。図２Ｂは、回路パッケージ１００のリードフレーム１０２およびリードフレーム１０２の回路チップやセンサチップの搭載状態を示す平面図である。図３は図２ＡのIII－III断面を示す断面図、図４は図２Ａ及び図３のIV－IV断面を示す断面図である。

　回路パッケージ１００は、空気流量測定素子２００と、それを覆う樹脂モールド部１０４と、電気的信号を取り出すためのリード１０２ｂと、吸気温度検出素子１０５とで、外見上は構成されている。また、空気流量測定素子２００については、後で詳述する。

　回路パッケージ１００は、後述する流量検出部２００ａやＬＳＩ１０３を内蔵し、熱硬化性樹脂でこれらがモールドされ、一体成形される。

　回路パッケージ１００は、ハウジング３０２から露出する突出部１０６を有している。突出部１０６には、被計測気体（本実施例では空気）３０の温度を検出する機能を備えた吸気温度検出素子１０５が設けられている。

　回路パッケージ１００の表面には、空気３０を流すための面として作用する計測用流路面１０７が回路パッケージ１００の上流端から下流端まで空気３０の流れ方向に長く延びる形状で成形されている。この計測用流路面１０７の一部に空気流量計測素子２００の流量検出部２００ａが露出している。流量検出部２００ａは、空気３０と熱伝達を行い、空気３０の状態、例えば空気３０の流速を計測し、主通路を流れる流量を表す電気信号を出力する。

　計測用流路面１０７の裏面には、流量検出部２００ａに対応する位置に、図３に示す如く、樹脂モールド部１０４に金型の押さえ跡１０８が残っている。流量検出部２００ａは、空気３０との間で熱のやり取りを行うために、樹脂モールド部１０４の樹脂で覆われるのを避けなければならない。そのため、流量検出部２００ａとその裏面の両面に金型を当て、流量検出部２００ａへの樹脂の流入を防止する。このために、流量検出部２００ａ側には後述する入れ駒１４が空気流量計測素子２００に当接するように設けられ、流量検出部２００ａの裏面にはリード１０２ｂに下金型１０が当接するように設けられる（図５Ｂ参照）。

　図２Ａにおいて、１０９は半導体ダイヤフラム２０１裏面の空洞２０２と連通する開口である。

　回路パッケージ１００の外観上に記載した斜線部分は、ハウジング３０２を成形する樹脂により覆われる面を示す。斜線部分がハウジング３０２の樹脂で覆われることにより、回路パッケージ１００がハウジング３０２に固定される。このため、本体３０２の樹脂モールド工程と、回路パッケージ１００の樹脂モールド工程とは異なる工程で実施される。具体的には、回路パッケージ１００の樹脂モールド工程により回路パッケージ１００が完成した後、本体３０２の樹脂モールド工程が実施される。

　図２Ｂにおいて、破線部１１０の内側は、回路パッケージ１００のモールド成形時に用いられる金型により覆われる部分である。

　リードフレーム１０２は、支持枠１０２ａにリード１０２ｂが機械的に接続されて支持された構成を有している。リード１０２ｂの中央にプレート１１１が搭載されている。プレート１１１にチップ状の流量検出部２００ａが構成された空気流量測定素子２００と流量検出部２００ａで検出した電気信号の処理部を構成するＬＳＩ１０３とが搭載されている。空気流量測定素子２００にはダイヤフラム２０１が設けられている。空気流量測定素子２００の各端子とＬＳＩ１０３とがワイヤ１１２で電気的に接続されている。さらにＬＳＩ１０３の各端子と対応するリード１０２ｂとがワイヤ１１３で電気的に接続されている。また回路パッケージ１００の接続端子となるリード部分とプレート１１１との間に位置するリード部分には、２つのリード１０２ｂの間にチップ状の回路部品（回路チップ）１１３が接続されている。

　プレート１１１はリード１０２ｂによって支持されている。プレート１１１の下面にはプレート１１１と同等の面積の図示しないリード面が設けられており、プレート１１１がこのリード面上に搭載される。尚、このリード面はグランド接地されている。

　リード１０２ｂは空気流量測定素子２００に対する第１の支持部材を構成し、プレート１１１は第２の支持部材を構成する。本実施例では、リード１０２ｂと空気流量測定素子２００との間に、プレート１１１で構成される中間プレート部材（板状部材）が構成されている。

　図３に示すように、プレート１１１は第一の接着テープ１１７によりリード面上に接着されている。プレート１１１上には、空気流量測定素子２００とＬＳＩ１０３とがそれぞれ第二の接着テープ１１８により接着されている。

　図２Ａ乃至図４から分かるように、計測用流路面１０７は溝形状を成しており、空気の流れ方向において、上流側の側部から下流側の側部まで全幅にわたって貫通するように設けられている。このとき、流量検出部２００ａに対して上流側に位置する計測用流路面１０７の表面１０７ａと下流側に位置する表面１０７ｂとは、流量検出部２００ａの表面と同じ高さで溝形状の底面を構成している。これにより、流量検出部２ａにおいて空気の流れが乱されることがなく、正確な流量検出ができる。また、溝形状１０７の側面は、流量検出部２００ａを流れる空気に対し、整流効果を有する。

　本実施例では、ワイヤ（配線部材）１１２が接続される側だけ、空気流量測定素子２００の表面を樹脂モールド部１０４の樹脂で被覆している。これに限らず、図３において樹脂モールド部１０４の樹脂で被覆されている側とは反対側の端部を、樹脂モールド部１０４の樹脂で被覆してもよい。しかし、空気流量測定素子２００自体が小さいものであるので、後述する金型の配置において反対側の端部に余裕がなければ、図３のように一方の端部側だけで空気流量測定素子２００の表面を樹脂で被覆してもよい。

　リード１０２ｂは、プレート１１１、空気流量測定素子２００及びＬＳＩ１０３の支持部材（支持体）であり、かつＬＳＩ１０３や吸気温度検出素子１０５の電気配線を兼ねている。リード１０２ｂによって構成される電気配線は、図２Ａにおいて樹脂モールド部１０４から露出したリード１０２ｂを介して、コネクタ部３０７の接続端子３０７ａに電気的に接続されている。

　プレート１１１には、空洞２０２が密閉されないように、空洞２０２と外部とを連通する換気通路１１６が形成されている。換気通路１１６は、溝１１６ａと貫通孔１１６ｂ，１１６ｃとで形成されている。換気通路１１６の一方の端部は、貫通孔１１６ｂで空洞２０２に連通している。換気通路１１６の他方の端部は、貫通孔１１６ｃと、樹脂モールド部１０４に形成された貫通孔１０９とを通じて、外部に連通している。このプレート１１１はガラスでも、樹脂でも構わない。

　本実施例では、空気流量測定素子２００及びＬＳＩ１０３は、リード１０２ｂ及びプレート１１１によって支持されており、リード１０２ｂ及びプレート１１１が空気流量測定素子２００及びＬＳＩ１０３の支持部材（支持体）を構成している。

　図２Ｂに、樹脂モールド部１０４を成型するための樹脂の圧入方向を、矢印１１４で示している。回路部品を搭載したリードフレーム１０２を金型で覆い、金型に樹脂注入用の圧入孔１１５を丸印の位置に設け、矢印１１４の方向から熱硬化性樹脂を前記金型内に注入する。

　次に、図５Ａ、図５Ｂ及び図６を用いて、回路パッケージ１００の製造方法を説明する。図５Ａは、図２ＡのIII－III断面について、樹脂モールド部１０４の樹脂モールドが実施される前の状態を示している。図５Ｂは、リードフレーム１０２に空気流量測定素子２００とＬＳＩ１０３とを組み付けた組立体を金型１０，１２に据え付けた状態を示す断面図である。図５Ｃは、図５Ｂにおける入れ駒１４及び空気流量測定素子２００の近傍を拡大して示す図である。図６は、金型押し付け時の横方向断面図であり、図２ＡにおけるIV－IV断面での入れ駒１４押し込み位置と基板傾斜部２０との関係を示す図である。

　リードフレーム１０２上に第一の接着テープ１１７を用いてプレート１１１を接着する。次に、プレート１１１上に第二の接着テープ１１８を用いて空気流量測定素子２００とＬＳＩ１０３を接着する。この際、第二の接着テープ１１８の厚さを第一の接着テープ１１７よりも薄くするようにする。すなわち、第二の接着テープ１１８の厚み寸法を第一の接着テープ１１７の厚み寸法よりも小さくする。次に、空気流量測定素子２００とＬＳＩ１０３とをワイヤ１１２により電気的に接続し、ＬＳＩ１０３とリード１０２ｂとをワイヤ１１３により電気的に接続する。その後、図５Ｂに示すように、上金型１２、下金型１０、入れ駒１４、高さ調整機構１５、樹脂フィルム１６を設けた金型に、図５Ａに示すように組み立てた組立体を入れる。

　金型は、リードフレーム１０２及びプレート１１１に対して空気流量測定素子２００が設けられる側を覆う上金型１２と、反対側を覆う下金型１０と、上金型１２のダイヤフラム２０１に対向する部分に設けられた開口部１２ａに組み付けられてダイヤフラム２０１を覆う入れ駒１４とを備えている。入れ駒１４は、ダイヤフラム２０１に対向する部分に凹部１４ａが形成され、ダイヤフラム２０１に対向する部分とダイヤフラム２０１とが非接触状態であり、凹部１４ａの周囲には空気流量測定素子２００に押圧力を加える突出部１４ｂが設けられている。

　金型を設定した後、空洞部１７に樹脂を充填して樹脂モールド部１０４を成型し、図３の構造を作製する。

　この場合、入れ駒１４の高さを調整して、樹脂がダイヤフラム２０１近傍に流れ出ないようにする。また、図５Ｃに示すように、入れ駒１４の入れ駒内側押し込み位置１９ａ，１９ｂはダイヤフラム２０１の周囲に形成される基板傾斜部２０２ａにかからないようにする。このとき、入れ駒内側押し込み位置１９ａ，１９ｂは樹脂フィルム１６の厚みを考慮しており、入れ駒内側押し込み範囲内に樹脂フィルム１６の厚みを含めている。すなわち、入れ駒１４の入れ駒内側押し込み位置１９ａ，１９ｂが、それぞれ空気流量測定素子２００の空洞２０２の開口縁２１ａ，２１ｂの外側に位置している。これにより、ダイヤフラム２０１の面に沿う方向において、入れ駒内側押し込み位置１９ａと空洞２０２の開口縁２０３ａの位置との間に間隔ｌ１（線分ｂｂと線分ｃｃとの距離）を、また入れ駒内側押し込み位置１９ｂと空洞２０２の開口縁２０３ｂの位置との間に間隔ｌ２（線分ｆｆと線分ｇｇとの距離）を設けている。

　尚、図５Ｃにおいて、線分ａａは入れ駒１４による入れ駒外側押し込み位置２３ａを通る線分である。線分ｂｂは入れ駒１４による入れ駒内側押し込み位置１９ａを通る線分である。線分ｃｃは空洞２０２を形成する基板傾斜部２０２ａの開口縁２０３ａを通る線分である。線分ｄｄはダイヤフラム２０１の縁２０１ａを通る線分である。線分ｅｅはダイヤフラム２０１の縁２０１ｂを通る線分である。線分ｆｆは空洞２０２を形成する基板傾斜部２０２ａの開口縁２０３ｂを通る線分である。線分ｇｇは入れ駒１４による入れ駒内側押し込み位置１９ｂを通る線分である。線分ｈｈは入れ駒１４による入れ駒外側押し込み位置２３ｂを通る線分である。

　図６に示すように、横断面においても、入れ駒１４の入れ駒内側押し込み位置１９ｃ，１９ｄは、それぞれ空気流量測定素子２００の空洞２０２の開口縁２０３ｃ，２０３ｄの外側に位置している。これにより、入れ駒内側押し込み位置１９ｃと空洞２０２の開口縁２０３ｃの位置との間に間隔ｌ３（線分ｉｉと線分ｊｊとの距離）を、また入れ駒内側押し込み位置１９ｄと空洞２０２の開口縁２０３ｄの位置との間に間隔ｌ３（線分ｋｋと線分ｌｌとの距離）を設けている。このとき、入れ駒内側押し込み位置１９ｃ，１９ｄは樹脂フィルム１６の厚みを考慮しており、入れ駒内側押し込み範囲内に樹脂フィルム１６の厚みを含めている。

　さらに、図５Ｃに示すように、入れ駒外側の押し込み位置２３ａと下金型の押し込み端部２２ａとを、ダイヤフラム２０１の面方向においてほぼ同じ位置に設定し、入れ駒外側の押し込み位置２３ｂと下金型の押し込み端部２２ｂとをダイヤフラム２０１の面方向においてほぼ同じ位置に設定している。このとき、入れ駒外側押し込み位置２３ａ，２３ｂは樹脂フィルム１６の厚みを考慮しており、入れ駒外側押し込み範囲内に樹脂フィルム１６の厚みを含めている。

　尚、線分ｉｉは入れ駒１４による入れ駒内側押し込み位置１９ｃを通る線分である。線分ｊｊは空洞２０２を形成する基板傾斜部２０２ａの開口縁２０３ｃを通る線分である。線分ｋｋは空洞２０２を形成する基板傾斜部２０２ａの開口縁２０３ｄを通る線分である。線分ｌｌは入れ駒１４による入れ駒内側押し込み位置１９ｄを通る線分である。

　ダイヤフラム２０１と空洞２０２の開口縁はそれぞれ四角形に形成されている。従って、ダイヤフラム２０１の縁２０１ａと２０１ｂとは直線状に形成され、かつ平行である。縁２０１ａと２０１ｂとをつなぐ、縁２０１ａと２０１ｂとに垂直な２つの縁も直線状に形成され、かつ平行である。また、空洞２０２の開口縁２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄは、それぞれが直線状に形成されている。そして、２０３ａと２０３ｂとが平行に、２０３ｃと２０３ｄとが平行に形成されている。また、２０３ａ及び２０３ｂと、２０３ｃ及び２０３ｂとは、垂直に交わる。

　上述したように設定した金型内に樹脂を注入し、樹脂モールド部１０４を形成した後、余計なリードフレーム１０２を切断し、熱式空気流量計３００が完成する。

　次に本実施例の作用効果について説明する。

　本実施例では空気流れに影響を与える流量検出部２００ａ周囲の樹脂モールド部１０４を、金型を使用して製作しているので、製品毎に樹脂モールド部の高さや広がりのばらつきを少なくして製作することができる。これにより、計測精度の高い熱式流量計を提供できる。

　また、本実施例では、入れ駒１４の入れ駒内側押し込み位置１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄは、図５Ｂ、図６に示したようにダイヤフラム２０１の周囲に形成される基板傾斜部２０２ａにかからないようにしている。入れ駒内側押し込み位置１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄが基板傾斜部２０２ａにかかるようにした場合について、図７、図８及び図９を用いて説明する。図７は、ダイヤフラム２０１が破壊しやすい金型配置を示す断面図である。図８は、流量検出部２００ａが破壊する際のメカニズムを示した図である。図９は、接着テープの変形により流量検出部２００ａが破壊する際のメカニズムを示した図である。

　図８に示すように、入れ駒１４の押し込みによる力が流量検出部２００ａに印加され、基板傾斜部２０２ａに矢印２５で示す曲げ変形による応力が発生する。これにより、ダイヤフラム２０１と、ダイヤフラム２０１を構成するためにダイヤフラム２０１の周囲に形成された基板傾斜部２０２ａとを含むダイヤフラム構造部が破壊され、流量検出部２００ａが破損する。本実施例では、入れ駒１４の入れ駒内側押し込み位置１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄは、流量検出部２００ａの基板傾斜部２０２ａのすべての位置（全周）において、かからないようにしている。これにより、本実施例では、流量検出部２００ａのダイヤフラム構造部の破壊を抑制することができる。

　また、本実施例では、第一の接着テープ１１７や第二の接着テープ１１８を用いている。これらの接着テープは、モールド時の温度域（180度程度）では柔らかい材料である。入れ駒１４による押し付け領域は、ワイヤ１１２があるので、流量検出部２００ａのダイヤフラム２０１近傍のみとなり、部分的な押し付けとなる。第二の接着テープ１１８が厚い場合、図９に示したように上記部分的な押し付けにより、押し付け部分の接着テープが変形し、押し込んでいない領域が変形しないので、流量検出部２００ａに反り変形が生じ、流量検出部２００ａが破壊する場合がある。そのため、第二の接着テープ１１８は流量検出部２００ａの反り変形を抑制するため、薄い方が好ましい。しかし、リード１０２ｂ、第一の接着テープ１１７、第二の接着テープ１１８、プレート１１１、及び空気流量測定素子２００のトータルの厚さは製品毎に異なり、そのばらつきは最大で数十μｍに達する。厚さ寸法が小さい場合には、樹脂モールド部１０４を形成する樹脂が漏れ出し易くなる。また、厚さ寸法が大きい場合には、流量検出部２００ａに過大な応力が印加され、流量検出部２００ａが破壊する。つまり、製品毎に異なるトータル厚さ寸法のばらつきをどこかで吸収する必要がある。第一の接着テープ１１７や第二の接着テープ１１８はその役割を果たすが、先ほど説明したように、第二の接着テープ１１８は薄い方が好ましい。そのため、第一の接着テープ１１７を第二の接着テープ１１８よりも厚くするようにし、トータル厚さ寸法のばらつきを吸収するようにした。

　さらに、本実施例では、入れ駒外側押し込み位置２３ａ，２３ｂと下金型押し込み端部２２ａ，２２ｂとをほぼ一致させている。もし入れ駒外側押し込み位置２３ａ，２３ｂと下金型押し込み端部２２ａ，２２ｂとを一致させない場合、力点と支持点が異なるので、入れ駒１４押し込み時には流量検出部２００ａ（特にダイヤフラム２０１）に反り変形が生じ、流量検出部２００ａが破壊してしまう。本実施例では、入れ駒外側押し込み位置２３ａ，２３ｂと下金型押し込み端部２２ａ，２２ｂをほぼ一致させているので、流量検出部２００ａの破壊を抑制することができる。

　尚、第一の接着テープ１１７及び第二の接着テープ１１８の両方或いはそのいずれかを、接着剤で構成することも可能である。この場合、接着剤の層の厚みを調整すると良い。

　以上説明したように、本実施例では、空気流量測定素子２００に、一方の基板面側から他方の基板面側に向けて基板面に垂直な断面が縮小するように基板面に対して傾斜した基板傾斜部２０２ａによって囲まれた空洞部２０２と、他方の基板面側で空洞部２０２を覆うダイヤフラム２０１と、ダイヤフラム２０１に形成された電気抵抗体６０８，６５２，６５４，６５６，６５８とを有する。空気流量測定素子２００は支持部材１０２，１１１上に支持される。熱式流量計３００は、空気流量測定素子２００と支持部材１０２，１１１とをモールドにより形成された樹脂部１０４で被覆した回路パッケージ１００と、主通路を流れる気体の一部を取り込む副通路とを備える。回路パッケージ１００は、そのダイヤフラム２０１が副通路３０５に配置されるようにハウジング３０１内に収容される。このとき、樹脂部１０４をモールドする金型１４による押圧力の作用部が、ダイヤフラム２０１の全周において、基板傾斜部２０２ａの外側に位置するように、金型１４を設定している。

　次に、図１０を用いて、熱式空気流量計３００の流量検出回路６０１について説明する。図１０は熱式空気流量計３００の流量検出回路６０１を示す回路図である。

　流量検出回路６０１は、発熱体６０８を有する流量検出部２００ａと処理部６０４とを備えている。処理部６０４は上述のＬＳＩ１０３によって実現される。処理部６０４は、流量検出部２００ａの発熱体６０８の発熱量を制御すると共に、流量検出部２００ａの出力に基づいて流量を表す信号を、端子６６２を介して出力する。処理部６０４は、Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ(以下ＣＰＵと記す)６１２と入力回路６１４、出力回路６１６、補正値や計測値と流量との関係を表すデータを保持するメモリ６１８、一定電圧をそれぞれ必要な回路に供給する電源回路６２２を備えている。電源回路６２２には車載バッテリなどの外部電源から、端子６６４と図示していないグランド端子を介して直流電力が供給される。

　電源回路６２２から、発熱体６０８の電流供給回路を構成するトランジスタ６０６のコレクタに電圧Ｖ１が供給され、ＣＰＵ６１２から出力回路６１６を介してトランジスタ６０６のベースに制御信号が加えられる。この制御信号に基づいてトランジスタ６０６から端子６２４を介して発熱体６０８に電流が供給される。処理部６０４は、空気３０の温度が当初の温度より所定温度、例えば１００℃、だけ高くなるように発熱体６０８の発熱量を制御する。

　流量検出部２００ａは、発熱体６０８の発熱量を制御するための発熱制御ブリッジ６４０と、流量を計測するための流量検知ブリッジ６５０と、を備えている。発熱制御ブリッジ６４０の一端には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ３が端子６２６を介して供給され、発熱制御ブリッジ６４０の他端はグランド端子６３０に接続されている。また流量検知ブリッジ６５０の一端には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ２が端子６２５を介して供給され、流量検知ブリッジ６５０の他端はグランド端子６３０に接続されている。

　発熱制御ブリッジ６４０は、熱せられた空気３０の温度に基づいて抵抗値が変化する測温抵抗体である抵抗６４２を有しており、抵抗６４２と抵抗６４４、抵抗６４６、抵抗６４８はブリッジ回路を構成している。抵抗６４２と抵抗６４６の交点Ａおよび抵抗６４４と抵抗６４８との交点Ｂの電位差が端子６２７および端子６２８を介して入力回路６１４に入力され、ＣＰＵ６１２は交点Ａと交点Ｂとの間の電位差が所定値、この実施例ではゼロボルト、になるようにトランジスタ６０６から供給される電流を制御して発熱体６０８の発熱量を制御する。

　流量検知ブリッジ６５０は、抵抗６５２、抵抗６５４、抵抗６５６及び抵抗６５８の４つの測温抵抗体で構成されている。これら４つの測温抵抗体は空気３０の流れに沿って配置されており、抵抗６５２と抵抗６５４とは発熱体６０８に対して空気３０の流路における上流側に配置され、抵抗６５６と抵抗６５８とは下流側に配置されている。

　抵抗６５２と抵抗６５６との交点Ｃと、抵抗６５４と抵抗６５８との交点Ｄとの間の電位差が端子６３１と端子６３２を介して入力回路６１４に入力される。ＣＰＵ６１２は計測結果に基づいて空気３０の流量を表す電気信号を端子６６２から出力する。

　このとき、ＣＰＵ６１２は流量検知ブリッジ６５０の交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差に基づいて、メモリ６１８に記憶されている前記電位差と主通路の流量との関係を表すデータを検索し、主通路の流量を求める。図２０に示す端子６６４および端子６６２は図２Ａの樹脂モールド部１０４から露出したリード１０２ｂとして構成される。

　次に、図１１を用いて、空気流量測定素子２００に構成された流量検出部２００ａについて説明する。図１１は、図１０の流量検出部２００ａの回路配置を示す抵抗パターンの構成図である。

　流量検出部２００ａは矩形形状の半導体チップとして作られている。

　流量検出部２００ａには、半導体チップの厚さを薄くした矩形形状のダイヤフラム２０１が形成されている。このダイヤフラム２０１の裏面側には、空隙２０２が成形されている。

　ダイヤフラム２０１の中央部には発熱体６０８が設けられている。発熱体６０８の周囲に発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４２が設けられている。ダイヤフラム２０１の外側に発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４４、６４６、６４８が設けられている。

　また、発熱体６０８を挟むように、上流測温抵抗体である抵抗６５２、抵抗６５４と下流測温抵抗体である抵抗６５６、抵抗６５８とが配置されている。

　また、発熱体６０８の双方の端部は、端子６２４および６２９にそれぞれ接続されている。ここで、図１０に示すように、端子６２４にはトランジスタ６０６から発熱体６０８に供給される電流が加えられ、端子６２９はグランドとして接地される。

　発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４２、抵抗６４４、抵抗６４６、抵抗６４８は、それぞれ接続されて、端子６２６と６３０に接続される。また、抵抗６４２と抵抗６４６との間（交点Ａ）、抵抗６４６と抵抗６４８との間（交点Ｂ）の接続点は、端子６２７と端子６２８に接続される。また、抵抗６５４と抵抗６５８との接続点（交点Ｄ）は端子６３１に接続されている。抵抗６５２と抵抗６５６との接続点（交点Ｃ）は端子６３２に接続されている。

　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　１０…下金型、１２…上金型、２０１…ダイヤフラム、１４…入れ駒、１５…高さ調整機構、１６…樹脂フィルム、１７…空洞部、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ…入れ駒内側押し込み位置、２２ａ，２２ｂ…下金型押し込み端部、２３ａ，２３ｂ…入れ駒外側押し込み位置、１００…回路パッケージ、１０２…リードフレーム、１０２ａ…リード、１０３…ＬＳＩ、１０４…樹脂モールド部、１１１…プレート、１１２，１１３…ワイヤ、１１６…換気通路、１１７…第一の接着テープ、１１８…第二の接着テープ、２００…空気流量測定素子、２００ａ…流量検出部、２０２…空洞、２０２ａ…基板傾斜部、２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄ…空洞２０２の開口縁、３００…熱式空気流量計。

Claims (7)

1. 　一方の基板面側から他方の基板面側に向けて前記基板面に垂直な断面が縮小するように前記基板面に対して傾斜した基板傾斜部によって囲まれた空洞部と、前記他方の基板面側で前記空洞部を覆うダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに形成された電気抵抗体とを有する気体流量測定素子を支持部材上に支持し、前記気体流量測定素子と前記支持部材とをモールドにより形成された樹脂部で被覆した回路パッケージを備え、前記回路パッケージの前記ダイヤフラムを気体を取り込む副通路に配置し、前記電気抵抗体を使用して気体の流量を測定する熱式流量計の製造方法において、
   　前記樹脂部をモールドする金型による押圧力の作用部が、前記ダイヤフラムの全周において、前記基板傾斜部の外側に位置するように、前記金型を設定することを特徴とする熱式流量計の製造方法。
2. 　請求項１に記載の熱式流量計の製造方法において、
   　前記気体流量測定素子と前記支持部材との積層構造の中に前記気体流量測定素子の前記基板面を構成する基板よりもヤング率の低い接着層を含むことを特徴とする熱式流量計の製造方法。
3. 　請求項２に記載の熱式流量計の製造方法において、
   　前記接着層は、接着テープによって構成されることを特徴とする熱式流量計の製造方法。
4. 　請求項３に記載の熱式流量計の製造方法において、
   　前記支持部材は、前記回路パッケージの配線部材を兼ねる金属製のリード部材と、前記リード部材と前記気体流量測定素子との間に配設されるプレートとを備え、
   　前記リード部材と前記プレートとを第一の接着テープで接着し、前記プレートと前記気体流量測定素子とを第二の接着テープで接着したことを特徴とする熱式流量計の製造方法。
5. 　請求項４に記載の熱式流量計の製造方法において、
   　前記第二の接着テープの厚み寸法を前記第一の接着テープの厚み寸法よりも小さくしたことを特徴とする熱式流量計の製造方法。
6. 　請求項５に記載の熱式流量計の製造方法において、
   　前記金型は、前記支持部材に対して前記気体流量測定素子が設けられる側を覆う上金型と、反対側を覆う下金型と、前記上金型の前記ダイヤフラムに対向する部分に設けられた開口部に組み付けられて前記ダイヤフラムを覆う入れ駒とを備え、
   　前記入れ駒は、前記ダイヤフラムに対向する部分に凹部が形成され、前記ダイヤフラムに対向する部分とダイヤフラムとが非接触状態であり、前記凹部の周囲に形成されて前記気体流量測定素子に押圧力を加える突出部における内周側の縁が前記基板傾斜部の外側に配置され、
   　前記入れ駒が当接する位置の反対側から、前記リード部材に金型を当接させることを特徴とする熱式流量計の製造方法。
7. 　請求項６に記載の熱式流量計の製造方法において、
   　前記入れ駒の前記凹部と前記突出部の表面に樹脂フィルムが設けられ、
   　前記突出部の表面に設けられた樹脂フィルムの前記気体流量測定素子との接触部を、前記基板傾斜部の外側に配置することを特徴とする熱式流量計の製造方法。

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