(57)【要約】【課題】リードフレームと封止樹脂との線膨張係数の差により、ダイヤフラムに応力が発生して変形し、検出精度が低下することを抑制する。【解決手段】流量センサ１００は、リードフレーム９と、空洞部３３およびダイヤフラム３２を有する第一半導体チップ３１と、リードフレーム９の他面側に設けられた薄膜１２と、流量検出部５０と、流量検出用流路８および樹脂換気口２２を有し、リードフレーム９、第一半導体チップ３１および薄膜１２それぞれの少なくとも一部を覆う樹脂６とを備える。リードフレーム９は、空洞部３３に連通する複数の分割開口部１４ａを有する連通開口部１４と、少なくとも分割開口部１４ａのいずれかと樹脂換気口２２を連通する換気用通路２１と、樹脂換気口２２に連通するリード換気口２０を有する。【選択図】図９
2020180884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームと、
前記リードフレームの一面上に配置された半導体チップであって、前記リードフレーム側に設けられた空洞部および前記リードフレームとは反対側で前記空洞部を覆うダイヤフラムを有する半導体チップと、
前記リードフレームの前記一面に対向する他面側に設けられた薄膜と、
前記ダイヤフラム上に形成された流量検出部と、
前記流量検出部の少なくとも一部を露出する流量検出用流路、および前記空洞部に連通する樹脂換気口を有し、前記リードフレーム、前記半導体チップおよび前記薄膜それぞれの少なくとも一部を覆う樹脂とを備え、
前記リードフレームは、前記空洞部に連通する複数の分割開口部を有する連通開口部と、少なくとも前記分割開口部のいずれかと前記樹脂換気口を連通する換気用通路と、前記樹脂換気口に連通するリード換気口を有し、
前記薄膜により、前記連通開口部、前記換気用通路および前記リード換気口が覆われている流量センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の流量センサにおいて、
前記分割開口部は、前記リードフレームの長手方向に直交する方向の長さが、前記分割開口部よりも小さい仕切り部により仕切られている流量センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の流量センサにおいて、
前記換気用通路の前記リードフレームの長手方向に直交する方向の長さは、前記分割開口部の前記リードフレームの長手方向に直交する方向の長さよりも小さい流量センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の流量センサにおいて、
前記分割開口部は、それぞれ、矩形形状を有する流量センサ。
【請求項５】
請求項１に記載の流量センサにおいて、
前記分割開口部の数は、前記リードフレームの長手方向に配列された数の方が、前記リードフレームの長手方向に直交する方向に配列された数よりも多い流量センサ。
【請求項６】
請求項１に記載の流量センサにおいて、
前記薄膜は、片面に接着層が形成されたポリイミド樹脂を含む流量センサ。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の流量センサにおいて、
前記連通開口部の面積は、前記空洞部が前記リードフレームに接触する面の面積より小さい流量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
流量センサには、ダイヤフラム上に流量検出部が設けられた半導体チップを、リードフレーム上に搭載し、流量検出部が露出されるように樹脂で封止した構造としたものがある。このような構造の流量センサでは、ダイヤフラムのリードフレーム側の空洞部内と流量センサの外部とが異なる圧力となり、ダイヤフラムに応力が生じてダイヤフラムが変形し、検出精度が低下する。
このため、リードフレームに空洞部と連通する換気用通路を設け、封止樹脂に設けた換気口を介して外部に連通した構造とすることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１５／０３３５８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の流量センサでは、樹脂封止後、リードフレームや半導体チップと封止樹脂との線膨張係数の差により、ダイヤフラムに応力が発生して変形し、検出精度が低下する課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様による流量センサは、リードフレームと、前記リードフレームの一面上に配置された半導体チップであって、前記リードフレーム側に設けられた空洞部および前記リードフレームとは反対側で前記空洞部を覆うダイヤフラムを有する半導体チップと、前記リードフレームの前記一面に対向する他面側に設けられた薄膜と、前記ダイヤフラム上に形成された流量検出部と、前記流量検出部の少なくとも一部を露出する流量検出用流路、および前記空洞部に連通する樹脂換気口を有し、前記リードフレーム、前記半導体チップおよび前記薄膜それぞれの少なくとも一部を覆う樹脂とを備え、前記リードフレームは、前記空洞部に連通する複数の分割開口部を有する連通開口部と、少なくとも前記分割開口部のいずれかと前記樹脂換気口を連通する換気用通路と、前記樹脂換気口に連通するリード換気口を有し、前記薄膜により、前記連通開口部、前記換気用通路および前記リード換気口が覆われている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、樹脂封止後のダイヤフラムの変形に起因する検出精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態による流量センサの回路構成の一実施の形態を示す回路ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態による流量センサを構成する半導体チップのレイアウト構成の一実施の形態を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態における流量センサの外観斜視図である。
【図４】図４は、図３に図示された流量センサの、封止樹脂を取り除いた状態における構成部材の分解斜視図である。
【図５】図５は、図３に図示された流量センサの封止樹脂を取り除いた状態を、上方から見た平面図である。
【図６】図６は、図５に図示されたリードフレームを上方から見た斜視図である。
【図７】図７は、図６に図示されたリードフレームを下方から見た斜視図である。
【図８】図８は、図３に図示された流量センサの上面図である。
【図９】図９は、図８に図示された流量センサのＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】図１０は、図３に図示された流量センサの、トランスファーモールド法により樹脂封止する状態を示す断面図である。
【図１１】図１１は、図１０に図示された流量センサの領域ＸＩの拡大図である。
【図１２】図１２は、本発明の流量センサのリードフレームに形成する連通開口部の形状を正方形とした第２の実施形態を示し、連通開口部の大きさを変えたモデルＡ〜Ｄを示す図である。
【図１３】図１３は、図１２に図示されたモデルＡ〜Ｄの、リードフレーム連通開口部面積とダイヤフラム変形量比の関係を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の流量センサのリードフレームに形成する連通開口部を円形とした第３の実施形態を示し、連通開口部の大きさを変えたモデルＥ〜Ｇを示す図である。
【図１５】図１５は、図１４に図示されたモデルＥ〜Ｇの、リードフレーム連通開口部面積とダイヤフラム変形量比の関係を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の流量センサのリードフレームに形成する連通開口部を長方形形とした第４の実施形態を示し、連通開口部の向きを変えたモデルＨ〜Ｉを示す図である。
【図１７】図１７は、図１６に図示されたモデルＨ〜Ｉの、リードフレーム連通開口部面積とダイヤフラム変形量比の関係を示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の流量センサのリードフレームに形成する連通開口部を複数の分割開口部で構成した第５の実施形態を示し、分割開口部の向きや数を変えたモデルＪ〜Ｌを示す図である。
【図１９】図１９は、図１８に図示されたモデルＪ〜Ｌの、リードフレーム連通開口部面積とダイヤフラムの変形量比の関係を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明の流量センサのリードフレームに形成する連通開口部を複数の分割開口部で構成した第６の実施形態を示し、分割開口部の形状および配列が異なるモデルＭ〜Ｎを示す図である。
【図２１】図２１は、図２０に図示されたモデルＭ〜Ｎの、リードフレーム連通開口部面積とダイヤフラムの変形量比の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
以下の実施形態では、同一の機能を有するが、形状・大きさ・位置・配置などが異なる部材または構成に同一の符号を用いていることがある。これは、対比説明における理解を容易にするためのものであり、同一の符号であっても、形状・大きさ・位置・配置などが同一であると解釈されるものではない。
【０００９】
−第１の実施形態−
図１〜図１１を参照して、本発明の流量センサの第１の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による流量センサの回路構成の一実施の形態を示す回路ブロック図である。
図１において、第１の実施形態における流量センサ１００は、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。流量センサ１００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。
【００１０】
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。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。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。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。
【００１１】
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。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。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。
【００１２】
このように第１の実施形態における流量センサ１００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。
【００１３】
第１の実施形態における流量センサ１００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。ヒータ制御ブリッジＨＣＢは、発熱抵抗体ＨＲから放射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。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。
【００１４】
具体的には、ヒータ制御ブリッジＨＣＢは、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。
【００１５】
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。
【００１６】
具体的には、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、第１の実施形態における流量センサ１００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。
【００１７】
第１の実施形態における流量センサ１００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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。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。
【００２１】
具体的には、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。
【００２２】
第１の実施形態における流量センサ１００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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、第１の実施形態における流量センサ１００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。
【００２７】
次に、第１の実施形態における流量センサ１００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。
【００２８】
具体的には、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を流量センサ１００の出力値として出力する。
【００２９】
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。
【００３０】
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、第１の実施形態における流量センサ１００から出力される。以上のようにして、第１の実施形態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。
【００３１】
次に、第１の実施形態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に示す第１の実施形態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が第一半導体チップ３１（図４参照）に形成され、ＣＰＵ１、入力回路２、出力回路３およびメモリ４などが第二半導体チップ４１（図４参照）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が形成されている第一半導体チップ３１のレイアウト構成について説明する。
【００３２】
図２は、第１の実施形態における流量センサの一部を構成した第一半導体チップ３１のレイアウト構成を示す平面図である。図２に示すように、第一半導体チップ３１が矩形形状をしており、この第一半導体チップ３１の左側から右側に向って（矢印方向）、気体が流れる。矩形形状をした第一半導体チップ３１の主面側に矩形形状のダイヤフラム３２（図４参照）が形成されている。ダイヤフラム３２とは、第一半導体チップ３１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３２が形成されている領域の厚さは、第一半導体チップ３１の他の領域の厚さよりも薄くなっている。
【００３３】
ダイヤフラム３２が形成されている裏面領域に相対する第一半導体チップ３１の表面領域には、流量検出部５０が形成されている(図２参照)。流量検出部５０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ＨＣＢ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５０の外側にヒータ制御ブリッジＨＣＢ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ＨＣＢが構成される。
ヒータ制御ブリッジＨＣＢ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。
【００３４】
一方、ヒータ制御ブリッジＨＣＢ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。
【００３５】
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ＨＣＢの検出精度を高めることができる。
【００３６】
さらに、流量検出部５０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。
【００３７】
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５０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ＴＳＢが形成される。
【００３８】
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。
【００３９】
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ＨＣＢを構成する抵抗体Ｒ１〜Ｒ４、および温度センサブリッジＴＳＢ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により接続されて、第一半導体チップ３１の下辺に沿って配置されている電極パッドＰＤ１に引き出されている。
【００４０】
図３は、本発明の第１の実施形態における流量センサの外観斜視図であり、図４は、図３に図示された流量センサの、封止樹脂を取り除いた状態における構成部材の分解斜視図である。
流量センサ１００は、図４に図示される、第一半導体チップ３１と、第二半導体チップ４１と、リードフレーム９と、複数のリード７と、第一接着剤１０と、第二接着剤１１と、薄膜１２とを、図３に図示されるように樹脂６により封止した構造を備えている。樹脂封止前の図４に図示される第一半導体チップ３１と、第二半導体チップ４１と、リードフレーム９と、複数のリード７と、第一接着剤１０と、第二接着剤１１と、薄膜１２とは、流量センサ構成体１００Ａとして構成されている。第一半導体チップ３１は、チップの裏面を一部除去し、肉厚を薄くして形成したダイヤフラム３２を有する。ダイヤフラム３２の上面側には、上述したように、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から構成される流量検出部５０が形成されている。
第二半導体チップ４１は、上述したように、ＣＰＵ１、入力回路２、出力回路３およびメモリ４を有する。
【００４１】
樹脂６は、図３に図示されるように、各リード７の一部およびダイヤフラム３２上に形成された流量検出部５０を露出して、第一半導体チップ３１、第二半導体チップ４１、リードフレーム９、第一接着剤１０、第二接着剤１１、薄膜１２および各リード７の残りの部分を封止している。樹脂６は、リードフレーム９の長手方向に直交する方向に延在された流量検出用流路８を有する。流量検出用流路８は、樹脂６の上部側に設けられた溝である。流量検出部５０は、流量検出用流路８の流路の長さ方向のほぼ中央部に、流路の底面から露出している。流量検出用流路８には、矢印で示すように、空気が流入する。流入した空気の流量が流量検出部５０により検出される。樹脂６は、トランスファーモールドなどのモールド成形またはポッティングにより形成される。樹脂の形状精度や信頼性を考慮するとトランスファーモールドによる方法が好ましい。
【００４２】
第一接着剤１０は、第一半導体チップ３１をリードフレーム９に接着する。第一接着剤１０には、ダイヤフラム３２に対応する開口部１３が設けられている。開口部１３は、リードフレーム９に設けられた連通開口部１４に対応する位置に設けられている。
第二接着剤１１は、第二半導体チップ４１をリードフレーム９に接着する。
第一接着剤１０および第二接着剤１１は、はんだ、銀ペースト、金属箔、接着シート等により形成されている。低価格とし、作業性をよくするには接着シートが好ましい。特に、樹脂系材料のダイアタッチフィルムやポリイミドテープなどが好適である。
【００４３】
薄膜１２は、リードフレーム９の、第一半導体チップ３１や第二半導体チップ４１側と反対側の裏面側に配置されている。薄膜１２は、金属箔または樹脂シートにより形成されている。薄膜１２は、樹脂封止の際に、リードフレーム９の連通開口部１４内に樹脂が流入するのを防止する機能を有する。このため、樹脂シートにより薄膜を形成する場合は、金属箔を使用するときに比べてその厚さを厚くする等の対応が必要である。樹脂シートとしては、例えば、片面に接着層が形成されたポリイミドシートを用いることができる。
【００４４】
図５は、図３に図示された流量センサの封止樹脂を取り除いた状態を、上方から見た平面図である。図６は、図５に図示されたリードフレームを上方から見た斜視図であり、図７は、図６に図示されたリードフレームを下方から見た斜視図である。
図５に図示されるように、第一半導体チップ３１と第二半導体チップ４１は、ボンディングワイヤ１５により接続されている。第二半導体チップ４１の各電極は、ボンディングワイヤ１５によりリード７に接続されている。リード７は、リードフレーム側に基端を有するインナーリード部１６と、インナーリード部１６の基端とは反対側の先端に基端が接続されているアウターリード部１８を有し、ボンディングワイヤ１５は、インナーリード部１６の基端にボンディングされている。リード７のアウターリード部１８の基端と反対側の先端は、図３に図示されるように、樹脂６から露出している。
【００４５】
各リード７は、図示はしないが、タイバーにより連結されたリードフレーム部材として一体に形成されており、樹脂封止後、タイバーを切断することにより、個々に分離されて形成される。図５に図示されるリードフレーム９に一体に形成されている吊りリード１７は、リードフレーム部材のタイバーの一部であり、樹脂６により封止されている部分である。
【００４６】
リードフレーム９は、例えば、Ｃｕ合金やＦｅＮｉ合金などにより形成されている。
リードフレーム９には、図６に図示されるように連通開口部１４およびリード換気口２０と、図７に図示されるように換気用通路２１とが形成されている。連通開口部１４は、リードフレーム９の長手方向の一端側に設けられており、第一半導体チップ３１に設けられたダイヤフラム３２に対向する位置に設定されている。連通開口部１４は、２×２のマトリクス状に配列された４つの分割開口部１４ａにより構成されている。分割開口部１４ａは、矩形形状を有し、仕切り部１９により仕切られている。仕切り部１９の幅、換言すれば、分割開口部１４ａ間の長さは、分割開口部１４ａのいずれの一辺の長さよりも小さい。つまり、連通開口部１４は、リードフレーム９の長手方向に直交する方向の長さが、分割開口部１４ａよりも小さい仕切り部１９により仕切られている。このため、仕切り部１９がない一つの連通開口部とする場合に比べて、仕切り部１９を設けたことによりリードフレーム９の剛性が向上し、強度の小さい薄膜１２の強度を補強することができる。
【００４７】
リード換気口２０は、リードフレーム９の長手方向の他端側近傍に設けられている。４つの分割開口部１４ａのうち、リード換気口２０側の２つの分割開口部１４ａは、それぞれ、換気用通路２１によりリード換気口２０に連通している。換気用通路２１は、リードフレーム９の、第一半導体チップ３１や第二半導体チップ４１側と反対側である裏面側を除去して形成された有底の溝である。換気用通路２１の幅は、分割開口部１４ａの、換気用通路２１に連結された辺の幅よりも小さく形成されている。換言すれば、換気用通路２１のリードフレーム９の長手方向に直交する方向の長さは、分割開口部１４ａのリードフレーム９の長手方向に直交する方向の長さよりも小さい。これにより、２本の細長い換気用通路２１の間にリードフレーム９の部材が残り、幅が広い一つの換気用通路２１を設ける場合に比べて、薄膜１２がリードフレーム９に接着される面積が増えることになり、薄膜１２の強度が確保される。
【００４８】
図７には、薄膜１２が二点鎖線により図示されている。薄膜１２は、リードフレーム９に形成された４つの分割開口部１４ａ、２つの換気用通路２１およびリード換気口２０を覆っている。具体的には、薄膜１２は、リードフレーム９の一端と連通開口部１４との間に位置する一端１４１から、リードフレーム９の他端とリード換気口２０の間に位置する他端１４２までに亘るほぼ長方形状に形成されている。薄膜１２の厚さは、２０〜１００μｍ、好ましくは４０〜５０μｍ程度である。
【００４９】
図８は、図３に図示された流量センサの上面図であり、図９は、図８に図示された流量センサのＩＸ−ＩＸ線断面図である。ＩＸ−ＩＸ線は、リードフレーム９に形成された換気用通路２１内を通っている。
樹脂６の上部側には、リードフレーム９のリード換気口２０を露出する樹脂換気口２２が設けられている。
図９に図示されるように、第一半導体チップ３１のダイヤフラム３２と、リードフレーム９との間には、角錐台形状の空洞部３３が設けられている。ダイヤフラム３２は、角錐台形状の空洞部３３の上面を覆って形成された、平面視で矩形形状の薄膜である。リードフレーム９の連通開口部１４は、空洞部３３に対向して配置されている。すなわち、連通開口部１４を構成する４つの分割開口部１４ａと仕切り部１９との全体領域は、空洞部３３の底面、すなわち、リードフレーム９に接触する面の面積より小さい。リードフレーム９の下面側には、薄膜１２が固着されている。
【００５０】
樹脂６には、薄膜１２のダイヤフラム３２に対向する領域を露出する裏面側第一開口部４６と、薄膜１２の樹脂換気口２２に対向する領域を露出する裏面側第二開口部４７とが形成されている。裏面側第一開口部４６と裏面側第二開口部４７は、樹脂６により封止する際、金型に設けられたリードフレーム９を固定する隆起部に対応して形成された開口である。
【００５１】
ダイヤフラム３２の下方の空洞部３３は、第一接着剤１０の開口部１３と、リードフレーム９に形成された連通開口部１４、換気用通路２１およびリード換気口２０と、樹脂６に形成された樹脂換気口２２を介して流量センサ１００の外部と連通している。このため、空洞部３３内を流量センサ１００の外気圧と等しくすることができる。従って、温度変化が生じても空洞部３３内と外気圧とに圧力差が生じるのを防止することができる。これにより、圧力差に起因して生じるダイヤフラム３２の変形が抑制され、測定精度の向上を図ることができる。
【００５２】
上述したように、連通開口部１４は、複数の分割開口部１４ａと、分割開口部１４ａ間に設けられた仕切り部１９を有する。仕切り部１９により４分割の開口を設けることで、リードフレーム９の剛性が向上し、これにより、薄膜１２の強度が補強され、流量センサ１００の長寿命化を図ることができる。
【００５３】
図１０は、図３に図示された流量センサの、トランスファーモールド法により樹脂封止する状態を示す断面図であり、図１１は、図１０に図示された流量センサの領域ＸＩの拡大図である。
図１０に図示されるように、図４に図示される樹脂６が封止される前の流量センサ構成体１００Ａは、上型２４と下型２５のキャビティ内に収容される。上型２４には、第一半導体チップ３１の、ダイヤフラム３２の周囲に当接する突出部５１が設けられている。突出部５１の外形は、図３に図示される流量検出用流路８の形状に形成されている。但し、突出部５１の内部は除去されて、内部空間５１ａが形成されている。また、下型２５には、上型２４の突出部５１に対向して薄膜１２を支持する隆起部５２が設けられている。図１０に図示されるように、流量センサ構成体１００Ａが上型２４と下型２５のキャビティ内にセットされた状態で、ゲート２３より樹脂材を注入することにより、図３に図示される流量センサ１００を得ることができる。
【００５４】
図１１に拡大して図示されるように、上型２４の突出部５１には、内部空間５１ａが形成されている。このため、上型２４の突出部５１が、直接、ダイヤフラム３２に接触することはない。これにより、流量センサ構成体１００Ａが上型２４と下型２５とにより型締めされた場合に、ダイヤフラム３２に圧力がかかり、ダイヤフラム３２が損傷するのを防止することができる。
【００５５】
下型２５に形成される隆起部５２の上面５２ａは、上型２４の突出部５１の、第一半導体チップ３１に当接する部分である先端部５１ｂに囲まれる領域より大きい面積の平坦面となっている。連通開口部１４、すなわち、４つの分割開口部１４ａと仕切り部１９は、隆起部５２の上面５２ａの領域内に配置されている。分割開口部１４ａの一部が隆起部５２の上面５２ａの外側に配置されていると、樹脂封止時に、分割開口部１４ａの下方に設けられた薄膜１２が破損し、樹脂材が分割開口部１４ａ内に流入してしまう。薄膜１２の破損を防ごうとすると型締めが不十分となり、上型２４の突出部５１の内部空間５１ａ内に封止材が流入する恐れがある。
従って、すべての分割開口部１４ａを、隆起部５２の上面５２ａの領域内に配置する必要がある。なお、隆起部５２は、通常、平面視で円形形状に形成される。
【００５６】
第１の実施形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）流量センサ１００は、リードフレーム９と、リードフレーム９側に設けられた空洞部３３およびリードフレーム９とは反対側で空洞部３３を覆うダイヤフラム３２を有する半導体チップ３１と、リードフレーム９の他面側に設けられた薄膜１２と、ダイヤフラム３２上に形成された流量検出部５０と、流量検出部５０の少なくとも一部を露出する流量検出用流路８および空洞部３３に連通する樹脂換気口２２を有し、リードフレーム９、第一半導体チップ３１および薄膜１２それぞれの少なくとも一部を覆う樹脂６とを備え、リードフレーム９は、空洞部３３に連通する複数の分割開口部１４ａを有する連通開口部１４と、少なくとも分割開口部１４ａのいずれかと樹脂換気口２２を連通する換気用通路２１と、樹脂換気口２２に連通するリード換気口２０を有し、薄膜１２により、前記連通開口部、前記換気用通路および前記リード換気口が覆われている。このため、樹脂封止後、リードフレームや半導体チップと封止樹脂との線膨張係数の差に起因して、ダイヤフラム３２に応力が発生して変形することによる検出精度の低下を抑制することができる。
【００５７】
（２）連通開口部１４は、リードフレーム９の長手方向に直交する方向の長さが、分割開口部１４ａよりも小さい仕切り部１９により仕切られている。このため、仕切り部１９によりリードフレーム９の剛性が向上し、強度の小さい薄膜１２の強度を補強することができる。
【００５８】
（３）換気用通路２１のリードフレーム９の長手方向に直交する方向の長さは、分割開口部１４ａのリードフレーム９の長手方向に直交する方向の長さよりも小さい。このため、リードフレーム９の剛性が向上し、強度の小さい薄膜１２の強度を補強することができる。
【００５９】
（４）薄膜１２は、片面に接着層が形成されたポリイミド樹脂を含む。このため、低価格となり、作業性もよい。
【００６０】
（５）連通開口部１４の面積は、空洞部３３がリードフレーム９に接触する面の面積より小さい。このため、樹脂封止の際、薄膜１２が型締めの圧力により損傷し、連通開口部１４内に封止材が流入するのを抑制することができる。
【００６１】
−第２の実施形態−
図１２は、本発明の流量センサのリードフレームに形成する連通開口部の形状を正方形とした第２の実施形態を示し、連通開口部の大きさを変えたモデルＡ〜Ｄを示す図である。
リードフレーム９の連通開口部１４の形状を正方形とし、その大きさのみを変え、他の構造はすべて第１の実施形態に示す構造の流量センサ１００を作製した。
連通開口部１４の大きさは、図１２に示すように、それぞれ、モデルＡが０．４ｍｍ×０．４ｍｍ、モデルＢが０．７ｍｍ×０．７ｍｍ、モデルＣが１．０ｍｍ×１．０ｍｍ、モデルＤが１．４ｍｍ×１．４ｍｍである。
【００６２】
上記モデルＡ〜Ｄに対し、効果評価を行い、応力解析によりダイヤフラム３２の変形量を分析した。解析条件は、流量センサ１００が、樹脂封止時の温度から室温に冷却される状態を模擬して、温度１７５℃から２５℃に変化させたときの、ダイヤフラム３２の変形量を算出することにより行った。従って、ダイヤフラム３２の応力フリー温度は１７５℃である。
【００６３】
図１３は、図１２に図示されたモデルＡ〜Ｄの、リードフレーム連通開口部面積とダイヤフラム変形量比の関係を示す図である。図１３の横軸は、連通開口部１４の面積（ｍｍ２）であり、縦軸は、モデルＡのダイヤフラム３２の変形量を１としたときの各モデルＡ〜Ｄのダイヤフラム３２の変形量比である。
【００６４】
図１３より、リードフレーム９の連通開口部１４の面積が大きくなるに比例してダイヤフラム３２の変形量が直線的に低下することが判る。つまり、リードフレーム９の連通開口部１４の形状が正方形の場合は、連通開口部１４の面積を大きくすることにより、ダイヤフラム３２の変形量を抑制することができる。また、図１３に示す特性図を用いて、流量センサ１００の仕様に合った連通開口部１４の大きさ（面積または一辺の長さ）を算出することができる。
従って、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を奏する。
【００６５】
なお、リードフレーム９に正方形の連通開口部１４を形成する場合、通常、４つの各コーナー部には、面取りが形成される。ダイヤフラム３２の変形量は、このような面取りを有する正方形の実際の面積を算出して、これをリードフレーム連通開口部面積として、図１３の特性図から求めることができる。
【００６６】
−第３の実施形態−
図１４は、本発明の流量センサのリードフレームに形成する連通開口部を円形とした第３の実施形態を示し、連通開口部の大きさを変えたモデルＥ〜Ｇを示す図である。
リードフレーム９の連通開口部１４の形状を円形とし、その大きさのみを変え、他の構造はすべて第１の実施形態に示す構造の流量センサ１００を作製した。
連通開口部１４の大きさは、図１４に示すように、それぞれ、モデルＥが直径１．０ｍｍ、モデルＦが直径１．３ｍｍ、モデルＧが直径１．５ｍｍである。
【００６７】
上記モデルＥ〜Ｇに対し、効果評価を行い、応力解析によりダイヤフラム３２の変形量を分析した。解析条件は、第２の実施形態と同様、流量センサ１００が、樹脂封止時の温度から室温に冷却される状態を模擬して、温度１７５℃から２５℃に変化させたときの、ダイヤフラム３２の変形量を算出することにより行った。従って、ダイヤフラム３２の応力フリー温度は１７５℃である。
【００６８】
図１５は、図１４に図示されたモデルＥ〜Ｇの、リードフレーム連通開口部面積とダイヤフラム変形量比の関係を示す図である。図１５の横軸および縦軸の定義は、図１３の場合と同様である。但し、縦軸は、第２の実施形態に示すモデルＡのダイヤフラム変形量を１とした場合のモデルＥ〜Ｇのダイヤフラム変形量比である。図１５は、第２の実施形態の結果を示す図１３の特性図と合わせて示されている。
【００６９】
図１５より、リードフレーム９の連通開口部１４の面積が大きくなるに比例してダイヤフラム３２の変形量が低下することが判る。これは、第２の実施形態に示す連通開口部１４の形状が正方形の場合と同様の結果である。しかし、同じ面積でのダイヤフラム３２の変形量比は、第２の実施形態に示す連通開口部１４の形状が正方形の場合の方が、第３の実施形態に示す連通開口部１４の形状が円形の場合より小さい。すなわち、連通開口部１４の形状が正方形の方が、円形の場合よりも、ダイヤフラム３２の変形の抑制効果が大きい。
【００７０】
これは、ダイヤフラム３２の形状が、平面視で矩形形状であることによる。つまり、連通開口部１４の形状が平面視で円形の場合、平面視で矩形形状のダイヤフラム３２の変形の抑制に関与しない領域が存在するためである。
図１５に示す特性図を用いて、流量センサ１００の仕様に合った連通開口部１４の大きさを算出することができる。
従って、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を奏する。
【００７１】
−第４の実施形態−
図１６は、本発明の流量センサのリードフレームに形成する連通開口部を長方形とした第４の実施形態を示し、連通開口部の向きを変えたモデルＨ〜Ｉを示す図である。
モデルＨおよびモデルＩは、ともに、連通開口部１４が２．０ｍｍ×０．５ｍｍの大きさの矩形形状であるが、モデルＨは、連通開口部１４のリードフレーム９の長手方向の長さが長く、モデルＩは、連通開口部１４のリードフレーム９の長手方向に直交する方向の長さが長い矩形形状を有するものである。
【００７２】
上記モデルＨ〜Ｉに対し、効果評価を行い、応力解析によりダイヤフラム３２の変形量を分析した。解析条件は、第２の実施形態と同様、流量センサ１００が、樹脂封止時の温度から室温に冷却される状態を模擬して、温度１７５℃から２５℃に変化させたときの、ダイヤフラム３２の変形量を算出することにより行った。従って、ダイヤフラム３２の応力フリー温度は１７５℃である。
【００７３】
図１７は、図１５に図示されたモデルＨ〜Ｉの、リードフレーム連通開口部面積とダイヤフラム変形量比の関係を示す図である。図１７の横軸および縦軸の定義は、図１３の場合と同様である。但し、縦軸は、第２の実施形態に示すモデルＡのダイヤフラム変形量を１とした場合のモデルＨ〜Ｉのダイヤフラム変形量比である。図１７は、第２の実施形態の結果を示す図１３の特性図と合わせて示されている。
【００７４】
図１７より、モデルＨとモデルＩとのダイヤフラム変形量比は、ほぼ同じであることが判る。また、モデルＨとモデルＩとのダイヤフラム変形量比は、ともに、第２の実施形態のリードフレーム９の連通開口部１４の形状が正方形の場合より、小さいことが判る。
このことから、連通開口部１４の形状は、長方形とする方が、ダイヤフラム３２の変形を抑制する効果が大きいため好ましいと言える。但し、その差は微差であることから、実際に即しては、リードフレーム９および薄膜１２の強度など、他の要素も考慮して決定する必要がある。
なお、図１７に示す特性図を用いて、流量センサ１００の仕様に合った連通開口部１４の大きさを算出することができる。
従って、第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を奏する。
【００７５】
−第５の実施形態−
図１８は、本発明の流量センサのリードフレームに形成する連通開口部を複数の分割開口部で構成した第５の実施形態を示し、分割開口部の向きや数を変えたモデルＪ〜Ｌを示す図である。
モデルＪおよびモデルＫは、連通開口部形成領域１．４ｍｍ×１．４ｍｍ内に、仕切り部１９により仕切られた２つの長方形の分割開口部１４ａから構成される連通開口部１４を形成したものである。但し、モデルＪは、分割開口部１４ａの長辺が、リードフレーム９の長手方向に沿って配置され、モデルＫは、分割開口部１４ａの長辺が、リードフレーム９の長手方向と直交する方向に沿って配置されている。
また、モデルＬは、連通開口部形成領域１．４ｍｍ×１．４ｍｍ内に、仕切り部１９により仕切られた２×２のマトリクス状に配列された４つの正方形の分割開口部１４ａから構成される連通開口部１４を形成したものである。
モデルＪ〜Ｌにおける仕切り部１９の幅（分割開口部１４ａ間の長さ）は、０．１５ｍｍである。
【００７６】
上記モデルＪ〜Ｌに対し、効果評価を行い、応力解析によりダイヤフラム３２の変形量を分析した。解析条件は、第２の実施形態と同様、流量センサ１００が、樹脂封止時の温度から室温に冷却される状態を模擬して、温度１７５℃から２５℃に変化させたときの、ダイヤフラム３２の変形量を算出することにより行った。従って、ダイヤフラム３２の応力フリー温度は１７５℃である。
【００７７】
図１９は、図１８に図示されたモデルＪ〜Ｌの、リードフレーム連通開口部面積とダイヤフラム変形量比の関係を示す図である。図１９の横軸および縦軸の定義は、図１３の場合と同様である。但し、縦軸は、第２の実施形態に示すモデルＡのダイヤフラム変形量を１とした場合のモデルＪ〜Ｌのダイヤフラム変形量比である。図１９は、第２の実施形態の結果を示す図１３の特性図と合わせて示されている。
【００７８】
図１９より、モデルＪ〜Ｌのいずれも、連通開口部１４の面積が０．４ｍｍ×０．４ｍｍであり、面積がモデルＪ〜Ｌのいずれよりも小さいモデルＡよりも、ダイヤフラム変形量比が小さいことが判る。すなわち、第５実施形態においても、連通開口部１４の面積が大きい方がダイヤフラム３２の変形を抑制することが示されている。
【００７９】
また、図１９より、連通開口部１４を構成する分割開口部１４ａの形状が長方形であるモデルＪ、Ｋの方が、連通開口部１４を構成する分割開口部１４ａの形状が正方形であるモデルＬよりもダイヤフラム３２の変形量比が小さいことが判る。つまり、連通開口部１４を複数の分割開口部１４ａにより構成した場合であっても、分割開口部１４ａの形状が長方形の方が、分割開口部１４ａの形状が正方形の場合よりも、ダイヤフラム３２の変形を抑制する効果が大きい。このことは、連通開口部１４が分割されていない場合の第４の実施形態の結果と同様である。
図１９に示す特性図を用いて、流量センサ１００の仕様に合った連通開口部１４を構成する分割開口部１４ａの大きさや配列を求めることができる。
従って、第５の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を奏する。
【００８０】
−第６の実施形態−
図２０は、本発明の流量センサのリードフレームに形成する連通開口部を複数の分割開口部で構成した第６の実施形態を示し、分割開口部の形状および配列が異なるモデルＭ〜Ｎを示す図である。
モデルＭは、連通開口部形成領域１．４ｍｍ×１．４ｍｍ内に、仕切り部１９により
円を１／４に分割した分割開口部１４ａを４つ形成したものである。
また、モデルＮは、連通開口部形成領域０．５ｍｍ×２．０ｍｍ内に、２つの仕切り部１９により分割された３つの分割開口部１４ａを、リードフレーム９の長手方向に沿って配列したものである。
モデルＭ、Ｎにおける仕切り部１９の幅（分割開口部１４ａ間の長さ）は、０．１５ｍｍである。
【００８１】
上記モデルＭ、Ｎに対し、効果評価を行い、応力解析によりダイヤフラム３２の変形量を分析した。解析条件は、第２の実施形態と同様、流量センサ１００が、樹脂封止時の温度から室温に冷却される状態を模擬して、温度１７５℃から２５℃に変化させたときの、ダイヤフラム３２の変形量を算出することにより行った。従って、ダイヤフラム３２の応力フリー温度は１７５℃である。
【００８２】
図２１は、図２０に図示されたモデルＭ、Ｎの、リードフレーム連通開口部面積とダイヤフラム変形量比の関係を示す図である。図２１の横軸および縦軸の定義は、図１３の場合と同様である。但し、縦軸は、第２の実施形態に示すモデルＡのダイヤフラム変形量を１とした場合のモデルＭ、Ｎのダイヤフラム変形量比である。図２１は、第２の実施形態の結果を示す図１３の特性図と合わせて示されている。
【００８３】
図２１より、モデルＭ、Ｎのどちらも、連通開口部１４の面積が０．４ｍｍ×０．４ｍｍであり、面積がモデルＭ、Ｎのいずれよりも小さいモデルＡよりも、ダイヤフラム変形量比が小さいことが判る。すなわち、第６実施形態においても、連通開口部１４の面積が大きい方がダイヤフラム３２の変形を抑制することが示されている。
【００８４】
また、モデルＭでは、第１の実施形態に示す連通開口部１４の形状が正方形における同面積の場合よりも、ダイヤフラム変形量比が大きい。これは、連通開口部１４の形状が円の場合は、連通開口部の１４の形状が矩形の場合よりも、ダイヤフラム変形量比が大きいという第４の実施形態の結果と一致する。
【００８５】
また、モデルＮでは、第１の実施形態に示す連通開口部１４の形状が正方形における同面積の場合よりも、ダイヤフラム変形量比が小さい。これは、分割開口部１４ａを縦列して配列することにより、１つの長方形状の連通開口部の１４が構成されているためであり、この結果は、第４の実施形態の連通開口部１４の形状は、長方形の場合の方が、正方形の場合よりもダイヤフラム３２の変形を抑制する効果が大きいという結果と一致する。
また、分割開口部１４ａを仕切る仕切り部１９を設けると、仕切り部１９を設けずに一つの開口部とする場合に比べて、リードフレーム９の剛性を大きくすることができ、これにより、薄膜１２の強度を補強することができる。従って、連通開口部１４を仕切り部１９により仕切られた複数の分割開口部１４ａにより構成することは、ダイヤフラムの変形を抑制することの他、薄膜１２の強度を増強する点でも好ましい。
図２１に示す特性図を用いて、流量センサ１００の仕様に合った連通開口部１４を構成する分割開口部１４ａの大きさ、形状または配列を求めることができる。
従って、第６の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を奏する。
【００８６】
なお、上記各実施形態では、流量センサ１００は、第一半導体チップ３１および第二半導体チップ４１を備える構造として例示した。しかし、第一半導体チップ３１に流量検出部の制御回路を設けるようにして、１つの半導体チップを備える流量センサ１００とすることができる。
【００８７】
上記では、種々の実施形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。上記各実施形態を組み合わせたり、適宜上、変形したりしてもよく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００８８】
６      樹脂
８      流量検出用流路
９      リードフレーム
１２      薄膜
１３      開口部
１４      連通開口部
１４ａ    分割開口部
１９      仕切り部
２０      リード換気口
２１      換気用通路
２２      樹脂換気口
３１      第一半導体チップ
３２      ダイヤフラム
３３      空洞部
４１      第二半導体チップ
５０      流量検出部
１００      流量センサ
【図１】
2020180884.tif 000003
【図２】
2020180884.tif 000004
【図３】
2020180884.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020180884.tif 000009
【図８】
2020180884.tif 000010
【図９】
2020180884.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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