JP2007033411A - センサ装置の製造方法及びセンサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 検出精度を向上することができるセンサ装置の製造方法及びセンサ装置を提供すること。
【解決手段】 基板１１に設けられた薄肉部１３にヒータ１４を形成してなる流量検出チップ１０を準備するチップ形成工程と、流量検出チップ１０の配線１６とリード２０を接続する接続工程と、金型２００内にモールド材４０を射出して、薄肉部１３及びヒータ１４を露出させつつ配線１６とリード２０との接続部位をモールド材４０にて被覆するモールド工程とを備える熱式流量センサ１００の製造方法であって、モールド工程において、流量検出チップ１０のモールド材３０によって被覆される領域との境界から薄肉部１３及びヒータ１４までの領域上の少なくとも一部に、上型２０２からの圧力を受けて変形する緩衝部材５０を配置した状態で、型締めしてモールド材４０を射出するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、検出素子を露出させつつ配線部とリードとの接続部位をモールド材にて被覆する構成のセンサ装置の製造方法及びセンサ装置に関するものである。

検出素子を露出させつつ配線部とリードとの接続部位をモールド材にて被覆する構成のセンサ装置の製造方法として、例えば特許文献１が開示されている。

特許文献１に示されるセンサ装置の製造方法は、センサ素子部の周囲にダム樹脂膜（シリコン樹脂からなる）を形成したのち、センサ素子を露出させて接続端子とリードとの接合部のみをモールド樹脂によって被覆する。すなわち、押型がダム樹脂膜を介して半導体チップを挟持しているので、ダム樹脂膜がシールドの役割を果たし、センサ素子部がモールド樹脂によって汚染させるのを防ぐことができる。

また、例えば特許文献２には、支持体上に流量検出チップを搭載した状態で、ヒータを含む流量検出部の一部が被測定流体に対して露出されるように、接続ワイヤと流量検出部及び回路部との各接続部位、接続ワイヤと回路部及びリードとの各接続部位、及び回路チップを含む範囲を、モールド材により一体的に被覆してなる熱式流量センサが開示されている。

上記熱式流量センサにおいて、支持体は流量検出チップが配置される底面部から垂直方向に折曲し、流量検出チップを位置決めする位置決め用の片端面及び両側面を有しており、流量検出チップは、この片端面及び両側面によって位置決めされて、基板の薄膜部下部の空洞部位（空洞）を塞ぐように支持体上に配置されている。従って、流量検出チップの薄肉部下部の空洞部位が支持体によって閉塞されて、被測定流体（空気流）に直接晒されることがないので、空洞部位における乱流の発生を防止でき、ヒータの温度揺らぎが少なくなるので、出力信号のノイズを低減することができる。
特許第２７８４２８６号 特許第３３２８５４７号

しかしながら、特許文献１に示すセンサ装置の製造方法によると、半導体チップの側面にダム樹脂膜を設けることができないので、半導体チップ側面にバリが生じる恐れがある。

例えば、特許文献１に示される製造方法を、特許文献２の熱式流量センサに適用した場合、流量検出チップを位置決めする支持体の両側面（及び片端面）と対向する流量検出チップの側面との間には所定のクリアランス（すなわち隙間）があるため、モールド成形時に当該隙間にモールド材が侵入し、側面にバリが生じることも考えられる。このようにバリが生じると、バリによって乱流が発生し、検出精度にばらつきが生じることとなる。

本発明は上記問題点に鑑み、検出精度を向上することができるセンサ装置の製造方法及びセンサ装置を提供することを目的とする。

請求項１〜１０に記載の発明は、上記目的を達成する為の、センサ装置の製造方法に関するものである。先ず、請求項１に記載の発明は、基板上に、検出素子とこの検出素子に接続される配線部を形成してなるセンサチップを準備するチップ形成工程と、センサチップの配線部とリードを接続する接続工程と、型内にモールド材を射出して、検出素子を露出させつつ配線部とリードとの接続部位をモールド材にて被覆するモールド工程とを備え、モールド工程において、センサチップのモールド材によって被覆される領域との境界から検出素子までの領域上の少なくとも一部に、型からの圧力を受けて変形する緩衝部材を配置した状態で、型締めしてモールド材を射出することを特徴とする。

このように本発明によると、モールド材によって被覆される領域との境界から検出素子までの領域上の少なくとも一部に緩衝部材を配置した状態で型締めし、モールド材を射出する。従って、型締め時に、緩衝部材が型からの圧力を受けて変形し、例えばセンサチップと型との間の隙間、センサチップとセンサチップを搭載する支持部材との間の隙間といった、バリが生じる恐れがある隙間を確実に埋める（閉塞する）ことができる。すなわち、バリが生じるのを防ぐことができるので、検出精度を向上することができる。尚、緩衝部材は、モールド工程において配置されていれば良いので、モールド工程において配置しても良いし、モールド工程以前に配置しても良い。

緩衝部材としては、型からの圧力を受けて変形し、バリが生じる原因となる隙間を埋めることができるものであれば適用が可能である。例えば、請求項２に記載のように、型からの圧力を受けて弾性変形するとともに、モールド材の射出圧に対する耐性を有するものを適用することが好ましい。この場合、緩衝部材によってモールド材を確実にシールドすることができる。具体的には、請求項３に記載のように、ゴムを構成材料とするものがある。

請求項４に記載のように、接続工程の前に、センサチップを検出素子形成面の裏面を搭載面として支持部材上に固定する搭載工程を備えても良い。このように、支持部材上にセンサチップを搭載する構成においても、緩衝部材によって、センサチップと型との間の隙間、センサチップと支持部材との間の隙間といったバリが生じる恐れがある隙間を確実に埋めることができる。すなわち、検出精度を向上することができる。

請求項５に記載のように、搭載工程において、支持部材がリードフレームの一部としてリードと一体化されており、モールド工程後にリードフレームを切り離す分離工程を備えても良い。このように支持部材とリードとを一体化した構成とすると、センサチップを含めて、お互いの位置精度を向上することができる。また、接続工程及びモールド工程を簡素化することができる。

特に、請求項６に記載のように、支持部材が、センサチップの検出素子形成面に連結する両側面と、当該両側面及び検出素子形成面に連結する先端面に対して、それぞれ対向する位置決め部を有する場合、検出素子形成面とともに、支持部材を底面とし、センサチップの側面と対向する位置決め部との間の隙間の少なくとも一部に、緩衝部材を配置することが好ましい。

このような支持部材の構成において、センサチップを位置決めする支持部材の位置決め部（両側面）と対向するセンサチップの側面との間には、組み付けばらつきを考慮した所定のクリアランス（すなわち隙間）が設定されている。従って、モールド工程において、当該隙間にモールド材が侵入し、センサチップ側面にバリが生じることも考えられる。それに対し、本発明によれば隙間に緩衝部材を配置し、型締め時に緩衝部材によって隙間を埋めることができるので、バリの発生を防ぐことができる。

緩衝部材の形状としては特に限定されるものではない。また、複数から構成されても良い。例えば請求項７に記載のように、センサチップの検出素子形成面及び両側面に当接する略コの字形状とすると良い。１つの部材であるので構成が簡素であり、位置決めしやすい。

また、緩衝部材によってバリが生じる隙間を全て埋めても良いが、隙間の一部を他の部材によって埋めて、残りを緩衝部材によって埋める構成としても良い。例えば請求項８に記載のように、モールド工程において、センサチップの側面と対向する位置決め部との間の隙間の少なくとも一部に液状の封止材を充填し、封止材を硬化後、緩衝部材を介して型締めし、モールド材を射出しても良い。この場合、封止材によって埋めたバリが生じる隙間の残りを、緩衝部材によって埋めることができる。

基板上に薄肉部が形成され、当該薄肉部に検出素子の少なくとも一部が形成されてなるセンサチップにおいて、薄肉部上にモールド材が配置されると、検出感度が低下する恐れがある。そこで、請求項９に記載のように、モールド工程において、検出素子及び薄肉部を露出させつつ配線部とリードとの接続部位をモールド材にて被覆すると良い。

特に請求項１０に記載のように、センサチップとして、薄肉部に形成されたヒータを含む流量検出部が形成されてなる流量検出チップに好適である。流量検出チップを備えた熱式流量センサの場合、上記した発明によればバリによって生じる乱流起因のノイズを低減することができる。また、センサ毎の感度ばらつきを低減することができる。尚、薄肉部に検出素子の少なくとも一部が形成された構成としては、上記熱式流量センサ以外にも、サーモパイル式の赤外線センサ、湿度センサ、圧力センサ等がある。

次に、請求項１１〜２２に記載の発明は、請求項１〜１０に記載のセンサ装置の製造方法により形成されたセンサ装置に関するものである。先ず請求項１１に記載の発明は、基板上に、検出素子とこの検出素子に接続される配線部を形成してなるセンサチップと、センサチップを搭載する支持部材と、配線部と電気的に接続されるリードとを備え、検出素子形成面の裏面を搭載面としてセンサチップを支持部材上に搭載した状態で、検出素子を露出させつつ配線部とリードとの接続部位をモールド材にて被覆してなるセンサ装置であって、センサチップの検出素子形成面及び当該検出素子形成面に連結する両側面のモールド材にて被覆される領域との境界から検出素子までの領域上の少なくとも一部に、外部からの圧力を受けて変形する略コの字形状の緩衝部材を配置したことを特徴とする。

このように本発明によると、請求項１及び請求項４に記載の発明と同様の作用効果を有することができる。また、検出環境に晒される検出素子とモールド材との間に、緩衝部材を配置しているので、配線部とリードとの接続部の腐食防止効果を高めることができる。

請求項１２に記載の発明の作用効果は、請求項６に記載の発明の作用効果と同様であるのでその記載を省略する。

また、請求項１３に記載の発明は、基板上に、検出素子とこの検出素子に接続される配線部を形成してなるセンサチップと、センサチップを搭載する支持部材と、配線部と電気的に接続されるリードとを備え、支持部材上に検出素子形成面の裏面を搭載面としてセンサチップを搭載した状態で、検出素子を露出させつつ配線部とリードとの接続部位をモールド材にて被覆してなるセンサ装置であって、支持部材は、センサチップの両側面と、当該両側面及び検出素子形成面に連結する先端面に対して、それぞれ対向する位置決め部を有し、センサチップの側面と対向する位置決め部との隙間の、モールド材にて被覆される領域との境界から検出素子の形成位置に対応する位置までの領域上の少なくとも一部に、支持部材を底面として所定深さまで封止材を配置し、封止材及び検出素子形成面のモールド材にて被覆される領域との境界から検出素子までの領域の少なくとも一部に、外部からの圧力を受けて変形する緩衝部材を配置したことを特徴とする。

このように本発明によると、請求項１及び請求項８に記載の発明と同様の作用効果を有することができる。また、検出環境に晒される検出素子とモールド材との間に、封止材及び緩衝部材を配置しているので、配線部とリードとの接続部の腐食防止効果を高めることができる。

封止材としては、センサチップの側面と対向する位置決め部との隙間に注入でき、注入後硬化して、モールド材の射出時に隙間へのモールド材の侵入を抑制することのできる材料であれば適用することができる。例えば請求項１４に記載のように、接着剤を適用すると、上記効果に加えて、センサチップを支持部材に対してより強固に固定することができる。

請求項１５に記載のように、緩衝部材の配置領域に対応する前記隙間を、他の領域よりも広くすると良い。このように構成すると、緩衝部材を隙間の所定位置に位置決め配置しやすい。また、支持部材との接触面積が増加するので、緩衝部材を支持部材に固定する場合には、より強固に固定することができる。

緩衝部材の固定方法としては、特に限定されるものではない。例えば請求項１６に記載のように、センサチップ及び／又は支持部材の緩衝部材との当接位置に、凸部及び凹部の少なくとも一方を設けた構成としても良い。この場合、凸部及び凹部の少なくとも一方に、型からの圧力を受けて変形した緩衝部材を食い込ませて固定することができる。

また、請求項１７に記載のように、緩衝部材を、支持部材及びセンサチップの少なくとも一方に接着固定した構成としても良い。しかしながら、接着固定の場合、特に接着面積が大きいと、緩衝部材の変形が接着によって規制され、緩衝部材が変形する際に接着箇所が剥がれる恐れがある。従って、請求項１６に記載の構成のほうが好ましい。

請求項１８、請求項１９、請求項２０、請求項２１、及び請求項２２に記載の発明の作用効果は、それぞれ請求項２、請求項３、請求項５、請求項９、及び請求項１０に記載の発明の作用効果と同様であるのでその記載を省略する。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。尚、以下の実施形態においては、センサ装置として熱式流量センサを例にとり説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施形態に係る熱式流量センサの概略構成を示す図であり、（ａ）は上面視平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態における熱式流量センサ１００は、一部が被測定流体である空気に露出されて、その流量を検出する流量検出チップ１０、流量検出チップ１０と電気的に接続され、外部と接続されるリード２０、流量検出チップ１０を搭載する支持部材３０、流量検出チップ１０とリード２０の接続部を被覆するモールド材４０、及び外部からの圧力によって変形する緩衝部材５０とにより構成される。尚、図１（ａ），（ｂ）において、符号６０は、流量検出チップ１０とリード２０を電気的に接続するボンディングワイヤを示している。しかしながら、流量検出チップ１０とリード２０との接続は上記例に限定されるものではない。それ以外にも、例えばバンプ等によって接続しても良い。

流量検出チップ１０は、例えばシリコンからなる半導体基板１１に、エッチングにより空洞部１２を形成することにより、空洞部１２上に形成された薄い絶縁膜から構成される薄肉部（メンブレン）１３と、薄肉部１３に形成されたヒータ１４とを有している。このように、基板として半導体基板１１を用いると、薄肉部１３の裏面側からエッチングすることで、簡単に薄肉部１３を形成することができ、後述するように、ヒータ１４を高感度の流量検出部として機能させることができる。

ここで、流量検出チップ１０について図２を用いてより詳細に説明する。図２は、流量検出チップ１０の概略構成を示す上面視平面図である。尚、図２においては、便宜上モールド材４０を省略して図示しており、２点鎖線よりも右側（実線矢印方向）がモールド材４０により被覆される部分を示している。

薄肉部１３は半導体基板１１に比べて非常に薄く形成されているため、薄肉部１３の熱容量は低く抑えられ、薄肉部１３では半導体基板１１との熱的な絶縁が確保される。図２に示すように、薄肉部１３には、空気流（白抜き矢印）の上流側と下流側において、発熱抵抗体からなる一対のヒータ１４が形成されている。このヒータ１４が特許請求の範囲に示した検出素子に相当する。また、ヒータ１４を挟むようにして、空気流の上流側と下流側において、測温抵抗体からなる一対の感温部１５が、薄肉部１３の周りの半導体基板１１上に形成されている。

ヒータ１４は、電流の供給量によって発熱する発熱体としての機能に加えて、それ自身の抵抗温度係数の変化に基づいて、自身の温度をも感知する機能を有している。そして、上流側と下流側の各ヒータ１４で生じる熱のうち、流通する空気によって奪われる熱に基づき、空気の流量を検出する。さらに、上流側のヒータ１４と上流側の感温部１５との温度差、及び、下流側のヒータ１４と下流側の感温部１５との温度差に基づき、各ヒータ１４に供給される電流量が制御される。

尚、図２において、符号１６は配線であり、符号１７は配線１６の端部に設けられた電極としてのパッドである。そしてパッド１７に接続されたボンディングワイヤ６０を介して、流量検出部とリード２０とが電気的に接続されている。このように、流量検出部は、薄肉部１３に形成されたヒータ部１４、感温部１５、及び配線１６により構成される。また、図２に示すように、配線１６の一部及びパッド１７がモールド材４０により被覆されている。尚、本実施形態においては、流量検出チップ１０のパッド１７とリード２０がボンディングワイヤ６０を介して直接接続された構成となっている。しかしながら、処理回路を有する回路基板を介して電気的に接続された構成としても良い。

支持体部材３０は、流量検出チップ１０を搭載するものであり、本実施形態においてはリード２０と同一の材料を加工（エッチング等）することにより形成されている。このように、リード２０と同一材料にて構成すると、熱式流量センサ１００の構成を簡素化することができる。また、支持部材３０上に流量検出チップ１０を搭載するので、流量検出チップ１０の空洞部１２が被測定流体である空気に直接晒されることがない。すなわち、空洞部１２の下部に支持部材３０が配置されない構成と比べて、乱流によるノイズを低減することができる。

具体的には、図１（ａ），（ｂ）に示すように、支持部材３０の一端側に、流量検出チップ１０の外形に対してクリアランス分大きな溝部３１が例えばハーフエッチングすることにより形成されており、この溝部３１内に流量検出チップ１０が配置（流量検出部形成面の裏面を下にして例えば接着剤により溝部底面に貼着固定）されている。そして、この配置状態で、流量検出チップ１０の流量検出部形成面が支持部材３０の表面と略同一平面となるように構成されている。従って、流量検出チップ１０と支持部材３０との段差により発生する乱流の影響を低減している。しかしながら、流量検出チップ１０は、流量検出部形成面の裏面を下にして接着剤により溝部底面に貼着固定されるため、高さ方向のばらつきが多少なりとも生じる。従って、流量検出チップ１０の流量検出部形成面にバリが生じることも考えられる。

また、支持部材３０には、溝部３１に流量検出チップ１０を配置した状態で、空洞部１２と流量検出チップ１０上の外部とを連通させる連通部が形成されている。すなわち、流量検出チップ１０の空洞部１２は支持部材３０によって完全に閉塞されておらず、連通部を介して流量検出チップ１０上の外部（被測定流体である空気）と通じた状態にある。従って、空洞部１２に存在する流体の温度が、熱式流量センサ１００の周囲の温度変化に追従して変化することができるので、空洞部１２が支持部材３０により密閉された構造よりも、温度変化による測定誤差を低減することができる。

具体的には、図１（ａ），（ｂ）に示すように、溝部３１は、流量検出チップ１０に対して所定のクリアランスをもって形成されており、溝部３１内に流量検出チップ１０を位置決め配置した状態で、溝部３１の側面と対向する流量検出チップ１０の側面との間には、所定の隙間３２が存在する。すなわち、流量検出チップ１０の側面にバリが生じることも考えられる。尚、溝部３１を構成する支持部材３０の部位が、特許請求の範囲に示した位置決め部に相当する。

本実施形態においては、空洞部１２の下部にハーフエッチングにより、隙間３２に連通する連通溝部３３が形成されており、この連通溝部３３と隙間３２とにより連通部を構成している。このように、連通部を連通溝部３３と隙間３２により構成すると、連通部の構成を簡素化することができる。また、隙間３２を介して流量検出チップ１０上の外部から空洞部１２に被測定流体である空気が侵入可能な構成であるので、空洞部１２に大量の空気が侵入することはなく、乱流によるノイズを低減することができる。

尚、連通部は、空洞部１２に対して１箇所のみ設けられても良いし、複数箇所設けられても良い。空洞部１２における乱流の発生しやすさと周囲の温度変化に対する追従性を考慮して、形状や大きさ等とともに決定すれば良い。本実施形態においては、空気の流通方向に沿って連通溝部３３が形成されており、流量検出チップ１０を挟んで、対向位置に連通部が１箇所ずつ形成されている。

ここで、本実施形態においては、隙間３２のうち、モールド材４０によって被覆される領域との境界から薄肉部１３及びヒータ１４の形成位置に対応する位置までの領域の一部を、他の領域よりも広い広域隙間３２ａとしている。そして、この広域隙間３２ａに、緩衝部材５０を配置している。このように、緩衝部材５０の配置領域に対応する隙間３２を、他の領域よりも広い広域隙間３２ａとすると、緩衝部材５０を位置決め配置しやすい。また、支持部材３０との接触面積が増加するので、緩衝部材５０を支持部材３０に固定する場合には、より強固に固定することができる。尚、広域隙間３２ａを設けず、他の領域と同じ幅の隙間３２に対して緩衝部材５０を配置する構成としても良い。

モールド材４０は、エポキシ樹脂等の一体成形可能である電気絶縁材料からなり、支持部材３０の溝部３１に流量検出チップ１０が配置され、空洞部１２が流量検出チップ１０上の外部と連通部を介して連通し、流量検出チップ１０と溝部３１との隙間３２の広域隙間３２ａ部位に緩衝部材５０が配置された状態で、ボンディングワイヤ６０、及び各ボンディングワイヤ６０との接続部位（流量検出チップ１０及びリード２０）を、一体的に被覆している。

緩衝部材５０は、外部（例えば型）からの圧力を受けて変形することで、バリが生じる原因となる隙間（例えば型と流量検出チップ１０との間の隙間や、流量検出チップ１０と支持部材３０との間の隙間等）を埋めることができるものであれば適用が可能である。例えば、型からの圧力を受けて弾性変形するとともに、モールド材４０の射出圧に対する耐性を有するものを適用することが好ましい。このような材料から構成されるものであれば、モールド材４０を確実にシールドすることができる。本実施形態においては、酸等が存在する環境に配置されることを考慮して、耐薬性に優れるフッ素系のゴムを適用している。

また、緩衝部材５０は、バリが生じる原因となる隙間を埋めるべく、流量検出チップ１０のモールド材４０によって被覆される領域との境界から薄肉部１３及びヒータ１４の形成位置までの領域上の少なくとも一部に配置されれば良い。本実施形態においては、上記したように、流量検出チップ１０の流量検出部形成面及び側面（隙間３２）にバリを生じる恐れがある。すなわち、流量検出チップ１０の流量検出部形成面及び両側面に配置する必要がある。

そこで、本実施形態においては、緩衝部材５０を、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように略コの字状としている。また、緩衝部材５０によって乱流を生じることのないように、薄肉部１３の端部（モールド材４０側）から３ｍｍ以上の距離を確保しつつ、モールド材４０との境界位置から流量検出部方向に所定範囲まで緩衝部材５０及びそれに対応する広域隙間３２ａを設けている。また、支持部材３０に接する両端部を支持部材３０に接着固定している。

次に、このように構成される熱式流量センサ１００の製造方法について、図３（ａ）〜（ｃ）及び図４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図３は、熱式流量センサ１００の製造方法を示す工程別断面図であり、（ａ）は搭載工程、（ｂ）は接続工程、（ｃ）はモールド工程を示す図である。図３（ａ）〜（ｃ）は図１（ｂ）に対応している。図４は、緩衝部材５０の効果を説明するための図であり、（ａ）は型締め前、（ｂ）は型締め時の状態を示している。図４（ａ），（ｂ）は図１（ｃ）に対応している。

流量検出チップ１０及び支持部材３０が準備された状態で、先ず、図３（ａ）に示すように、支持部材３０の溝部３１に対して流量検出チップ１０を位置決めし、例えば貼着固定する。このとき、流量検出チップ１０の流量検出部形成面と支持部材３０の表面が略同一平面となり、流量検出チップ１０と溝部３１の側面との間に所定の隙間３２（広域隙間３２ａを含む）が形成される。以上が搭載工程である。

次に、図３（ｂ）に示すように、流量検出チップ１０のパッド１７（図２参照）とリード２０とをボンディングワイヤ６０により電気的に接続する。以上が接続工程である。

そして、図３（ｃ）に示すように、流量検出チップ１０に対して、緩衝部材５０をモールド材４０により被覆される領域との境界から薄肉部１３及びヒータ１４までの領域の所定位置に配置した状態で、ボンディングワイヤ６０、及びボンディングワイヤ６０との接続部位（流量検出チップ１０及びリード２０）がモールド材４０によって一体的に被覆されるように、所定の型を用いて一体成形する。

より具体的には、支持部材３０上に流量検出チップ１０が搭載され、リード２０が流量検出チップ１０に接続された状態において、略コの字状の緩衝部材５０の両端を、それぞれ支持部材３０に接着固定する。そして、緩衝部材５０の配置状態において、金型２００を構成する下型２０１に流量検出チップ１０の搭載面の裏面を下にして上記構造体を配置する。この状態が図４（ａ）に示す型締め前の状態である。この型締め前の状態において、緩衝部材５０には外力が印加されておらず、広域隙間３２ａの少なくとも一部が閉塞されてない状態にある。

そして、下型２０１と対をなす上型２０２を下降させ、型締めする。この型締め状態において、緩衝部材５０は上型２０２からの圧力によって、上型２０２、下型２０１、流量検出チップ１０、及び支持部材３０の間で変形し、図４（ｂ）に示すように、これらの間に形成されるバリを生じる原因となる隙間を埋める。従って、下型２０１及び上型２０２にて構成されるキャビティ内に、図示されないゲートを介してモールド材４０が射出された際に、緩衝部材４０にてモールド材４０をシールドし、緩衝部材４０よりも流量検出部側へのモールド材４０の漏れを防ぐことができる。

尚、本実施形態においては、リード２０及び支持部材３０が同一の構成材料からなり、上記工程において、図示されない外周フレームによって一体化されている。このようにリード２０と支持部材３０とを一体化した構成とすると、流量検出チップ１０を含めて、お互いの位置精度を向上することができる。また、接続工程及びモールド工程を簡素化することができる。そして、モールド材４０の射出後のキュアを経て（モールド工程終了後）、外周フレーム部分を切除する分離工程を実施する。そして、熱式流量センサ１００が形成される。

このように本実施形態に係る熱式流量センサ１００及びその製造方法によると、流量検出チップ１０のモールド材４０によって被覆される領域との境界から薄肉部１３及びヒータ１４までの領域上の少なくとも一部に、緩衝部材５０を配置した状態で型締めし、モールド材４０を射出する。従って、型締め時に、緩衝部材５０が上型２０２からの圧力を受けて変形し、例えば流量検出チップ１０と上型２０２との間の隙間、流量検出チップ１０と支持部材３０との間の隙間といった、バリが生じる恐れがある隙間を確実に埋める（閉塞する）ことができる。すなわち、バリが生じるのを防ぐことができるので、検出精度を向上することができる。

特に、熱式流量センサ１００においては、ヒータ形成面にバリが生じると、検出感度が低下することとなる。また、ヒータ形成面及び側面にバリが生じると、バリによって乱流が発生し、乱流起因のノイズが大きくなる。従って、緩衝部材５０を配置する構成が効果的である。

尚、本実施形態においては、モールド工程において、緩衝部材５０を流量検出チップ１０及び支持部材３０に対して配置する例を示したが、モールド工程以前（例えば搭載工程や接続工程）に配置しても良い。

また、本実施形態においては、緩衝部材５０を熱式流量センサ１００の構成要素の一部としている。検出環境に晒される流量検出部とモールド材４０との間に、緩衝部材５０を配置しているので、配線１６（パッド１７）とリード２０との接続部の腐食防止効果を高めることができる。しかしながら、熱式流量センサ１００として、緩衝部材５０を有さない構成としても良い。例えば、緩衝部材５０を流量検出チップ１０及び支持部材３０に固定せずに、広域隙間３２ａに配置し、モールド工程実施後、緩衝部材５０を取り外しても良い。このような製造方法であっても、バリが生じるのを防ぐことができ、検出精度を向上することができる。また、緩衝部材５０を繰り返し使用することが可能であるので、コストを低減することができる。

また、本実施形態においては、空洞部１２に存在する流体の温度が、熱式流量センサ１００の周囲の温度変化に追従して変化することができるように、空洞部１２の下部にハーフエッチングにより、隙間３２に連通する連通溝部３３を形成し、この連通溝部３３と隙間３２とにより連通部を構成する例を示した。しかしながら、流量検出チップ１０と支持部材３０の構成が上記例に限定されるものではない。連通部を有さない構成としても良い。

また、本実施形態においては、緩衝部材５０が１つの部材から構成される例を示した。しかしながら、図５（ａ）に示すように複数の部材（図中においては２つ）から構成されても良い。複数の部材であっても、図５（ｂ）に示すように、型締め時にバリが生じる隙間を完全に閉塞できれば良い。尚、図５は緩衝部材５０の変形例を示す概略断面図であり、（ａ）は型締め前、（ｂ）は型締め時である。しかしながら、本実施形態に示したように、緩衝部材５０を１つの部材で構成すると簡素であり、位置決めしやすい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を、図６及び図７（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。図６は、本実施形態における熱式流量センサ１００の概略構成を示す断面図であり、図１（ｃ）に対応している。図７は、モールド工程を説明するための概略断面図であり、（ａ）は型締め前、（ｂ）は型締め時である。図７（ａ），（ｂ）は図４（ａ），（ｂ）に対応している。

第２の実施形態における熱式流量センサ１００及びその製造方法は、第１の実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、緩衝部材５０とともに封止材５１を用いて、バリを生じる隙間を埋める点である。後の構成は第１の実施形態と同様である。

第１の実施形態に示したように、緩衝部材５０のみによってバリが生じる隙間を全て埋めても良いが、隙間の一部を他の部材によって埋めて、残りを緩衝部材によって埋める構成としても良い。図６に示すように、本実施形態に係る熱式流量センサ１００は、流量検出チップ１０の側面と支持部材３０との間の隙間３２（広域隙間３２ａ）に、所定深さまで封止材５１が配置され、封止材５１及び流量検出チップ１０上に緩衝部材５０が配置されている。

封止材５１としては、隙間３２（広域隙間３２ａ）に注入でき、注入後硬化して、モールド材４０の射出時に隙間３２へのモールド材４０の侵入を抑制することのできる材料であれば適用することができる。本実施形態においては、エポキシ系接着剤を適用している。接着剤を適用すると、モールド材４０の侵入を防止するだけでなく、支持部材３０に対して流量検出チップ１０をより強固に固定することができる。

尚、本実施形態における緩衝部材５０は、流量検出チップ１０のヒータ形成面に接着固定されており、溝部３１よりも外周側の支持部材３０の領域上まで設けられている。

このように、緩衝部材５０だけでなく、封止材５１によって隙間を埋める構成の場合、モールド工程において、先ず、図７（ａ）に示すように、流量検出チップ１０の側面と支持部材３０との間の隙間３２の少なくとも一部（広域隙間３２ａ）に液状の封止材５１を充填し、封止材５１を硬化させる。そして、封止材５１の硬化後、緩衝部材５０を封止材５１及び流量検出チップ１０上に配置する。

次いで、緩衝部材５０の配置後、図７（ｂ）に示すように、上型２０２を下降させて下型２０１とにより型締めする。このとき、緩衝部材５０が上型２０２からの圧力を受けて変形し、封止材５１によって埋められた隙間を除くバリが生じる隙間を埋める。そして、モールド材４０が金型２００のキャビティ内に射出される。

このように本実施形態に係る熱式流量センサ１００及びその製造方法によっても、バリが生じるのを防ぐことができるので、検出精度を向上することができる。また、流量検出チップ１０と支持部材３０との間の隙間３２に緩衝部材５０の配置が困難である場合に、液状の封止材５１を充填し、その後硬化させて埋める本実施形態の方法が特に効果的である。

尚、本実施形態においては、モールド工程において、封止部材５１を広域隙間３２ａに配置する例を示したが、モールド工程以前に配置しても良い。また、緩衝部材５０も、封止材５１を硬化した後であれば、モールド工程以前に配置しても良い。

また、本実施形態においても、緩衝部材５０を熱式流量センサ１００の構成要素の一部としている。しかしながら、熱式流量センサ１００として、緩衝部材５０を有さない構成としても良い。例えば、緩衝部材５０を流量検出チップ１０に固定せずに封止材５１及び流量検出チップ１０上に配置し、モールド工程実施後、緩衝部材５０を取り外しても良い。このような製造方法であっても、バリが生じるのを防ぐことができ、検出精度を向上することができる。また、緩衝部材５０を繰り返し使用することが可能であるので、コストを低減することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を、図８及び図９（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。図８は、本実施形態における熱式流量センサ１００の概略構成を示す断面図であり、図１（ｃ）に対応している。図９は、モールド工程を説明するための概略断面図であり、（ａ）は型締め前、（ｂ）は型締め時である。図６（ａ），（ｂ）は図４（ａ），（ｂ）に対応している。

第３の実施形態における熱式流量センサ１００及びその製造方法は、第１及び第２の実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

第３の実施形態において、第１及び第２の実施形態と異なる点は、支持部材３０の形状である点である。

図８に示すように、本実施形態に係る熱式流量センサ１００は、支持部材３０に溝部３１が設けられていない。あとの構成は第１の実施形態と同様である。また第２の実施形態を適用することもできる。

このような構成においても、支持部材３０上への流量センサチップ１０の搭載位置のばらつき及び、搭載高さのばらつきを考慮して、上型２０２と流量センサチップとの間には所定のクリアランスが設けてある。すなわち、金型２００と流量センサチップ１０との間には所定の隙間が存在する。従って、図９（ａ）に示すように、緩衝部材５０を配置した状態で型締めを行えば、図９（ｂ）に示すように、緩衝部材５０が上型２０２からの圧力を受けて変形し、バリが生じる上記隙間を埋めることができる。

尚、緩衝部材５０は流量センサチップ１０及び支持部材３０の少なくとも一方に固定されても良いし、固定されずにモールド工程終了後、取り除かれても良い。図８に示す熱式流量センサ１００においては、支持部材３０に接着固定されている。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を、図８及び図９（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。図８は、本実施形態における熱式流量センサ１００の概略構成を示す断面図であり、図１（ｃ）に対応している。図９は、モールド工程を説明するための概略断面図であり、（ａ）は型締め前、（ｂ）は型締め時である。図９（ａ），（ｂ）は図４（ａ），（ｂ）に対応している。

第３の実施形態における熱式流量センサ１００及びその製造方法は、第１及び第２の実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

第３の実施形態において、第１及び第２の実施形態と異なる点は、支持部材３０の形状である点である。

図８に示すように、本実施形態に係る熱式流量センサ１００は、支持部材３０に溝部３１が設けられていない。あとの構成は第１の実施形態と同様である。また第２の実施形態を適用することもできる。

このような構成においても、支持部材３０上への流量センサチップ１０の搭載位置のばらつき及び、搭載高さのばらつきを考慮して、上型２０２と流量センサチップとの間には所定のクリアランスが設けてある。すなわち、金型２００と流量センサチップ１０との間には所定の隙間が存在する。従って、図９（ａ）に示すように、緩衝部材５０を配置した状態で型締めを行えば、図９（ｂ）に示すように、緩衝部材５０が上型２０２からの圧力を受けて変形し、バリが生じる上記隙間を埋めることができる。

尚、緩衝部材５０は流量センサチップ１０及び支持部材３０の少なくとも一方に固定されても良いし、固定されずにモールド工程終了後、取り除かれても良い。図８に示す熱式流量センサ１００においては、支持部材３０に接着固定されている。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を、図１０（ａ），（ｂ）及び図１１（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。図１０は、本実施形態における熱式流量センサ１００の概略構成を示す断面図であり、（ａ）は図１（ｂ）に対応し、（ｂ）は図１（ｃ）に対応している。図１０は、モールド工程を説明するための概略断面図であり、（ａ）は型締め前、（ｂ）は型締め時である。図１１（ａ），（ｂ）は図４（ａ），（ｂ）に対応している。

第４の実施形態における熱式流量センサ１００及びその製造方法は、第１〜第３の実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

第４の実施形態において、第１〜第３の実施形態と異なる点は、支持部材３０を有さない点である。

図１０（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態に係る熱式流量センサ１００は、流量検出チップ１０を支持部材３０に固定せずにリード２０と接続した構成となっている。あとの構成は第１の実施形態と同様である。また第２の実施形態を適用することもできる。

このような構成においても、流量センサチップ１０と金型２００との間には所定のクリアランスが設けてある。すなわち、流量センサチップ１０と金型２００との間には所定の隙間が存在する。従って、図１１（ａ）に示すように、緩衝部材５０を配置した状態で型締めを行えば、図１１（ｂ）に示すように、緩衝部材５０が上型２０２からの圧力を受けて変形し、バリが生じる上記隙間を埋めることができる。

尚、緩衝部材５０は流量センサチップ１０に固定されても良いし、固定されずにモールド工程終了後、取り除かれても良い。図１０（ａ），（ｂ）に示す熱式流量センサ１００においては、緩衝部材５０は挿通孔を有するリング状に設けられ、流量検出チップ１０を挿通しつつ圧入固定されている。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施することができる。

本実施形態において、流量検出チップ１０を構成する基板はシリコンからなる半導体基板１１である例を示した。このように半導体基板１１を用いると、一般的な半導体製造技術により、基板に容易に空洞部１２及び薄肉部１３を形成することができる。すなわち、熱式流量センサ１００を低コストで製造することができる。しかしながら、基板はガラス基板等により構成されても良い。

また、第１〜第３の実施形態においては、緩衝部材５０が流量検出チップ１０及び支持部材３０の少なくとも一方に接着固定される例を示した。また第4の実施形態においては、圧入固定される例を示した。しかしながら、緩衝部材５０の固定方法としては、特に限定されるものではない。例えば、流量検出チップ１０及び／又は支持部材３０の緩衝部材５０との当接位置に、凸部及び凹部の少なくとも一方を設けた構成としても良い。この場合、凸部及び凹部の少なくとも一方に、例えば上型２０２からの圧力を受けて変形した緩衝部材５０を食い込ませて固定することができる。尚、図１２に示す熱式流量センサ１００においては、支持部材３０の溝部３１を構成する側面に凸部３１ａを設け、緩衝部材５０を凸部３１ａに噛み混ませている。図１２は、熱式流量センサ１００の変形例を示す概略断面図であり、図１（ｃ）に対応している。

また、本実施形態においては、熱式流量センサ１００において、装置１００及び製造方法を説明した。しかしながら、本発明（製造方法及び装置）の適用範囲は熱式流量センサ１００に限定されるものではない。検出素子を露出させつつ配線部とリードとの接続部位をモールド材にて被覆する構成のセンサ装置であれば適用することができる。上記熱式流量センサ１００以外にも、特に基板の薄肉部に、検出素子の少なくとも一部を形成してなるセンサ（例えばサーモパイル式の赤外線センサ、湿度センサ、圧力センサ等）に好適である。

第１の実施形態に係る熱式流量センサの概略構成を示す図であり、（ａ）は上面視平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。 流量検出チップの概略構成を示す上面視平面図である。 製造方法を示す工程別断面図であり、（ａ）は搭載工程、（ｂ）は接続工程、（ｃ）はモールド工程を示す図である。 緩衝部材の効果を説明するための図であり、（ａ）は型締め前、（ｂ）は型締め時の状態を示している。 緩衝部材の変形例を示す概略断面図であり、（ａ）は型締め前、（ｂ）は型締め時である。 第２の実施形態における熱式流量センサの概略構成を示す断面図である。 モールド工程を説明するための概略断面図であり、（ａ）は型締め前、（ｂ）は型締め時である。 第３の実施形態における熱式流量センサの概略構成を示す断面図である。 モールド工程を説明するための概略断面図であり、（ａ）は型締め前、（ｂ）は型締め時である。 第４の実施形態における熱式流量センサの概略構成を示す断面図であり、（ａ）は図１（ｂ）に対応し、（ｂ）は図１（ｃ）に対応している。 モールド工程を説明するための概略断面図であり、（ａ）は型締め前、（ｂ）は型締め時である。 熱式流量センサの変形例を示す概略断面図である。

符号の説明

１０・・・流量検出チップ（センサチップ）
１１・・・半導体基板（基板）
１２・・・空洞部
１３・・・薄肉部
１４・・・ヒータ（検出素子）
１６・・・配線
２０・・・リード
３０・・・支持部材
３１・・・溝部
３２・・・隙間
３３・・・連通溝部
４０・・・モールド材
５０・・・緩衝部材
５１・・・封止材
６０・・・ボンディングワイヤ
１００・・・熱式流量センサ（センサ装置）
２００・・・金型

Claims (22)

1. 基板上に、検出素子とこの検出素子に接続される配線部を形成してなるセンサチップを準備するチップ形成工程と、
   前記センサチップの配線部とリードを接続する接続工程と、
   型内にモールド材を射出して、前記検出素子を露出させつつ前記配線部と前記リードとの接続部位を前記モールド材にて被覆するモールド工程と、を備えるセンサ装置の製造方法であって、
   前記モールド工程において、前記センサチップの前記モールド材によって被覆される領域との境界から前記検出素子までの領域上の少なくとも一部に、前記型からの圧力を受けて変形する緩衝部材を配置した状態で、型締めして前記モールド材を射出することを特徴とするセンサ装置の製造方法。
2. 前記緩衝部材は前記型からの圧力を受けて弾性変形するとともに、前記モールド材の射出圧に対する耐性を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置の製造方法。
3. 前記緩衝部材はゴムからなることを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置の製造方法。
4. 前記接続工程の前に、前記センサチップを検出素子形成面の裏面を搭載面として支持部材上に固定する搭載工程を備えることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のセンサ装置の製造方法。
5. 前記搭載工程において、前記支持部材はリードフレームの一部として前記リードと一体化されており、前記モールド工程後に前記リードフレームを切り離す分離工程を備えることを特徴とする請求項４に記載のセンサ装置の製造方法。
6. 前記支持部材は、前記センサチップの検出素子形成面に連結する両側面と、当該両側面及び前記検出素子形成面に連結する先端面に対して、それぞれ対向する位置決め部を有し、
   前記検出素子形成面とともに、前記支持部材を底面とし、前記センサチップの側面と対向する前記位置決め部との間の隙間の少なくとも一部に、前記緩衝部材を配置することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のセンサ装置の製造方法。
7. 前記緩衝部材は、前記センサチップの検出素子形成面及び両側面に当接する略コの字形状を有していることを特徴とする請求項４〜６いずれか１項に記載のセンサ装置の製造方法。
8. 前記モールド工程において、前記隙間の少なくとも一部に液状の封止材を充填し、前記封止材を硬化後、前記封止材上及び前記検出素子形成面上に配置した前記緩衝部材を介して型締めし、前記モールド材を射出することを特徴とする請求項６に記載のセンサ装置の製造方法。
9. 前記センサチップは、前記基板上に薄肉部が形成され、当該薄肉部に前記検出素子の少なくとも一部が形成されてなり、
   前記モールド工程において、前記検出素子及び前記薄肉部を露出させつつ前記配線部と前記リードとの接続部位を前記モールド材にて被覆することを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載のセンサ装置の製造方法。
10. 前記センサチップは、前記薄肉部に形成されたヒータを含む流量検出部が形成されてなる流量検出チップであることを特徴とする請求項９に記載のセンサ装置の製造方法。
11. 基板上に、検出素子とこの検出素子に接続される配線部を形成してなるセンサチップと、
    前記センサチップを搭載する支持部材と、
    前記配線部と電気的に接続されるリードとを備え、
    検出素子形成面の裏面を搭載面として前記センサチップを前記支持部材上に搭載した状態で、前記検出素子を露出させつつ前記配線部と前記リードとの接続部位を前記モールド材にて被覆してなるセンサ装置であって、
    前記センサチップの検出素子形成面及び当該検出素子形成面に連結する両側面において、前記モールド材にて被覆される領域との境界から前記検出素子までの領域上の少なくとも一部に、外部からの圧力を受けて変形する略コの字形状の緩衝部材を配置したことを特徴とするセンサ装置。
12. 前記支持部材は、前記センサチップの両側面と、当該両側面及び前記検出素子形成面に連結する先端面に対して対向する位置決め部をそれぞれ有し、
    前記センサチップの側面と対向する前記支持部材の位置決め部との間の隙間に、前記緩衝部材の一部を配置したことを特徴とする請求項１１に記載のセンサ装置。
13. 基板上に、検出素子とこの検出素子に接続される配線部を形成してなるセンサチップと、
    前記センサチップを搭載する支持部材と、
    前記配線部と電気的に接続されるリードとを備え、
    前記支持部材上に検出素子形成面の裏面を搭載面として前記センサチップを搭載した状態で、前記検出素子を露出させつつ前記配線部と前記リードとの接続部位を前記モールド材にて被覆してなるセンサ装置であって、
    前記支持部材は、前記センサチップの両側面と、当該両側面及び前記検出素子形成面に連結する先端面に対して、それぞれ対向する位置決め部を有し、
    前記センサチップの側面と対向する前記位置決め部との隙間の、前記モールド材にて被覆される領域との境界から前記検出素子の形成位置に対応する位置までの領域上の少なくとも一部に、前記支持部材を底面として所定深さまで封止材を配置し、前記封止材及び前記検出素子形成面の前記モールド材にて被覆される領域との境界から前記検出素子までの領域の少なくとも一部に、外部からの圧力を受けて変形する緩衝部材を配置したことを特徴とするセンサ装置。
14. 前記封止材は接着剤であることを特徴とする請求項１３に記載のセンサ装置。
15. 前記緩衝部材の配置領域に対応する前記隙間を、他の領域よりも広くしたことを特徴とする請求項１２〜１４いずれか１項に記載のセンサ装置。
16. 前記センサチップ及び前記支持部材の少なくとも一方の前記緩衝部材との当接位置に、凸部及び凹部の少なくとも一方を設けたことを特徴とする請求項１１〜１５いずれか１項に記載のセンサ装置。
17. 前記緩衝部材を、前記支持部材及び前記センサチップの少なくとも一方に接着固定したことを特徴とする請求項１１〜１６いずれか１項に記載のセンサ装置。
18. 前記緩衝部材は前記型からの圧力を受けて弾性変形するとともに、前記モールド材の射出圧に対する耐性を有することを特徴とする請求項１１〜１７いずれか１項に記載のセンサ装置。
19. 前記緩衝部材はゴムからなることを特徴とする請求項１８に記載のセンサ装置。
20. 前記支持部材は、前記リードと同一材料を用いて構成されていることを特徴とする請求項１１〜１９いずれか１項に記載のセンサ装置。
21. 前記センサチップは、前記基板上に薄肉部が形成され、当該薄肉部に前記検出素子の少なくとも一部が形成されてなり、
    前記検出素子及び前記薄肉部を露出させつつ前記配線部と前記リードとの接続部位を前記モールド材にて被覆したことを特徴とする請求項１１〜２０いずれか１項に記載のセンサ装置。
22. 前記センサチップは、前記薄肉部に形成されたヒータを含む流量検出部が形成されてなる流量検出チップであることを特徴とする請求項１１〜２１いずれか１項に記載のセンサ装置。

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