(57)【要約】      （修正有）【課題】熱式空気流量計の計測精度を向上させることを目的とする。【解決手段】リードフレーム１と、リードフレームの一面側に実装される流量検出素子と、流量検出素子の少なくとも検出部を露出する様に封止する封止樹脂と、を備える樹脂パッケージにおいて、樹脂パッケージが換気通路を備え、換気通路が、リードフレームの他面に形成された溝１３と、リードフレームの一面と他面とを連通する孔と、リードフレームの他面に設けた保護テープ２、とにより構成され、前記溝の幅ｗと前記保護テープの厚さｔの比ｗ/ｔと、前記保護テープの材料強度σＢが、(ｗ/ｔ)2＜2σＢ/3なる関係にあることを特徴とする熱式空気流量計。【選択図】図７
2020079711.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側に実装される流量検出素子と、
前記リードフレームの他面側に設けられた保護テープと、
前記流量検出素子の検出部と前記保護テープの一部を少なくとも露出する様に封止する封止樹脂と、を備える樹脂パッケージ
【請求項２】
前記リードフレームの他面側に形成された溝と、前記保護テープと、前記リードフレームに形成された孔とを用いて形成される連通通路を備える請求項１に記載の樹脂パッケージ
【請求項３】
前記溝の幅wと前記保護テープの厚さtの比w/tと、前記保護テープの材料強度σBが、(w/t)2＜2σB/3なる関係にある請求項２に記載の樹脂パッケージ
【請求項４】
前記保護テープの厚さが、前記リードフレームの厚さの1/2以下である請求項３に記載の樹脂パッケージ
【請求項５】
前記溝の幅wと前記保護テープの厚さtの比w/tと、前記保護テープのヤング率Eと前記溝の深さhが、(w/t)3＜16Eh/3wなる関係にある請求項３に記載の樹脂パッケージ
【請求項６】
前記封止樹脂に形成される前記保護テープが部分的に露出する穴部は、その投影領域内に前記リードフレームに形成される孔が含まれる位置に形成され、
リードフレームに形成される孔の径は、前記保護テープの露出部の穴径より小さく、前記溝の幅よりも大きい請求項４または５に記載の樹脂パッケージ
【請求項７】
前記保護テープは、ポリイミドである請求項６に記載の樹脂パッケージ
【請求項８】
前記保護テープの材料強度が20MPa以上であり、(w/t)2＜40/3なる関係を有する請求項６に記載の樹脂パッケージ
【請求項９】
前記保護テープのヤング率が1.8GPa以上であり、(w/t)3＜9600h/wなる関係を有する請求項６に記載の樹脂パッケージ
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れかに記載の樹脂パッケージを備える流量測定装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被測定気体の流量を計測する流量計に係り、特に、内燃機関の吸入空気量を計測する熱式空気流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイアフラム上に配置された抵抗体に応力がかかると、ピエゾ効果により抵抗値が変化するため、流量計測時の誤差要因となる。ダイアフラム上に発生する応力を抑制する技術として、例えば特許文献１に開示の技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２０１３/０８４２５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術は、流量検出部である薄膜部からなるダイアフラム構造を有するセンサチップをリードフレーム上に設置されたプレートに搭載し、ダイアフラム裏面の空洞部と外気をプレートとリードフレームによって形成された空気通路及び空気孔を介して接続する。そして、センサチップ、プレート、リードフレームを、流量検出部であるダイアフラム表面を露出した状態で樹脂封止した後、流量を測定する副通路にダイアフラム表面を配置し、ダイアフラム裏面と外気を接続する空気孔を副通路の外に配置する。この技術によれば、流量測定時の温度変化によって生じるダイアフラム表裏面の圧力差を低減でき、ダイアフラムに発生する反りを抑制することができる。そのため、ダイアフラムに発生する応力を低減でき、計測精度低下を抑制することができる。しかし、上記構造では、センサチップ、プレート、リードフレームの厚さばらつきのため、樹脂封止時に金型がセンサチップを押すことで、センサチップが変形するおそれがある。これにより、ダイアフラムに応力が発生し、計測精度が低下するおそれがある。そのため、更なる計測制度向上のためには、厚さばらつきを低減し，樹脂封止時のセンサチップの変形を抑制する必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、計測精度の高い熱式空気流量計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の熱式空気流量計は、リードフレームと、リードフレームの一面側に実装される流量検出素子と、流量検出素子の少なくとも検出部を露出する様に封止する封止樹脂と、を備える樹脂パッケージにおいて、樹脂パッケージが換気通路を備え、換気通路が、リードフレームの他面に形成された溝と、リードフレームの一面と他面とを連通する孔と、リードフレームの他面に設けた保護テープ、とにより構成され、前記溝の幅wと前記保護テープの厚さtの比w/tと、前記保護テープの材料強度σBが、(w/t)2＜2σB/3なる関係にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、計測精度の高い熱式空気流量計を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本願に係る第１実施例におけるセンサアセンブリ内実装部品の平面図である。
【図２】本願に係る第１実施例におけるセンサアセンブリの平面図である。
【図３】本願に係る第１実施例におけるセンサアセンブリの断面図である。
【図４】本願に係る第１実施例におけるセンサアセンブリ作製時の断面図である。
【図５】本願に係る第１実施例における熱式空気流量計平面図である。
【図６】本願に係る第１実施例における熱式空気流量計断面図である。
【図７】本願に係る第１実施例におけるリードフレームと保護テープの平面図及び断面図である。
【図８】本願に係る第２実施例におけるセンサアセンブリ作製時の断面図である。
【図９】本願に係る第２実施例におけるセンサアセンブリ作製時の応力と溝幅、保護テープ厚さとの関係図である。
【図１０】本願に係る第３実施例におけるセンサアセンブリ作製時の保護テープ変形量と溝幅、保護テープ厚さとの関係図である。
【図１１】本願に係る第３実施例におけるリードフレームと保護テープの平面図及び断面図である。
【図１２】本願に係る第４実施例におけるリードフレームと保護テープの平面図及び断面図である。
【図１３】本願に係る第４実施例におけるリードフレームと保護テープの平面図及び断面図である。
【図１４】本願に係る第４実施例におけるセンサアセンブリ内実装部品の平面図である。
【図１５】本願に係る第４実施例におけるセンサアセンブリ作製時の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず初めに熱式空気流量計の第１実施例について説明する。図１はセンサアセンブリ１０形成前の実装部品の平面図であり、図２はセンサアセンブリ１０形成後の平面図、図３（ａ）は図２上のＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）は図２上のＢ−Ｂ断面図である。
【００１１】
図１に示すように、センサアセンブリ１０は、リードフレーム１、保護テープ２、ＬＳＩ３、センサチップ４を備えており、図２に示すように、これらが第１樹脂２４で封止されている。
【００１２】
具体的な製造方法は、図３に示すように、まず、リードフレーム１の一面上にＬＳＩ３とセンサチップ４を接着テープ６、接着テープ７でそれぞれ接着する。リードフレーム１は、例えば、Cuや鉄ニッケル合金で形成される。次に、ＬＳＩ３とセンサチップ４の間、及びＬＳＩ３とリードフレーム１の間をワイヤボンディングにより金線８、９を用いて電気的に結線する。これらを第１樹脂２４によって樹脂封止し、樹脂パッケージであるセンサアッセンブリ１０が完成する。流量検出時は、図２の矢印方向もしくは反対方向から空気２６がセンサチップ４の流量検出部を有するダイアフラム部２７上に流入することで流量を測定する。そのため、センサチップ４のダイアフラム部２７が第１樹脂２４で覆われていない部分露出構造をセンサアセンブリ１０は備える。
【００１３】
図４は、部分露出構造を有するセンサアセンブリ１０の製造工程において、実装部品を上金型１６と下金型１５でクランプしたときの断面図である。金型クランプ後、第１樹脂２４を金型内に流し込むことでセンサアセンブリ１０を作製する。センサチップ４のダイアフラム部２７を上金型１６で押すことによって樹脂封止時の樹脂の流入を防ぐ。これにより、センサアセンブリ１０はダイアフラム部２７を露出させる部分露出構造となる。
【００１４】
図５は、副通路１２を含む筐体１１にセンサアセンブリ１０を実装したときの正面図であり、図６は図５上のＡ−Ａ断面図である。筐体１１は主通路を流れる空気３０をセンサチップ４に導くための副通路１２とセンサアセンブリ１０の保持部２０、２１（副通路の側壁となる）とリードフレーム１の保持部１４を備えている。センサアセンブリ１０は、筐体１１の樹脂封止時の一体固定、もしくは筐体１１とセンサアセンブリ１０間に接着材を塗布することで固定する。この際、流量検出部を有するセンサチップ４は空気流量を測定する必要があるため、副通路１２中に配置される。
【００１５】
図７はリードフレーム１と保護テープ２の正面図及び、図７上のＣ−Ｃ断面図及びＤ−Ｄ断面図である。図７に示すとおり、リードフレーム１には、センサチップ４の搭載面と対向する面に連通通路１３を構成する幅w、深さhの溝１３を有しており、厚さtの保護テープ２が溝を覆うようにリードフレーム１に貼りつけられている。保護テープ２の材質は、樹脂材としてはポリイミド、テフロン（登録商標）、エポキシ、金属材としてCu、Alである。 
次に、第１実施例による作用効果について説明する。図４に示すセンサアセンブリ１０の製造工程において、ダイアフラム部２７の部分露出構造形成のため、センサチップ４を上金型１６で押す。これにより、センサチップ４が変形し、ダイアフラム部２７に応力が発生するため、計測精度が低下するおそれがある。センサチップ４が上金型１６から受ける押し荷重は、センサアセンブリ１０を構成する部品の厚さばらつきの総和が大きいほど大きくなる。本実施例では、連通通路１３をリードフレーム１と保護テープ２で構成しており、保護テープ２の厚さを小さくできる。そのため、保護テープ２の厚さばらつきを低減することができ、センサチップ４が上金型１６から受ける押し荷重を低減することが可能となる。保護テープ２の厚さは、少なくともリードフレーム１の厚さの半分以下であることが望ましい。さらに、センサアセンブリ１０の厚さを小さくすることができるため、空気流量の圧力損失を低減でき、さらなる測定精度の向上が可能となる。 
また、下金型１５で押さえつけることで形成される樹脂パッケージの露出部では、保護テープ２によりリードフレーム１が覆われるため、リードフレーム１が測定媒体に曝されることを抑制でき、リードフレーム１の耐食性を向上することが可能となる。言い換えると、保護テープ２の一部が露出する露出部を樹脂パッケージは備えている。また、保護テープ２の一部が露出するように樹脂パッケージに形成される孔の投影領域内に、連通通路を構成するためにリードフレーム１に設けられた孔が配置されている。
【００１６】
本実施例の樹脂パッケージは、リードフレームと、リードフレームの一面側に実装される流量検出素子と、リードフレームの他面側に設けられた保護テープと、流量検出素子の検出部と保護テープの一部を少なくとも露出する様に封止する封止樹脂と、を備える構成とすることで、リードフレーム１が測定媒体に曝されることを抑制でき、リードフレーム１の耐食性を向上することが可能となる。さらに、リードフレームの他面側に形成した溝と、溝と接続する２つの孔と、保護テープにより連通通路を構成することで、樹脂パッケージの厚みを低減でき、圧力損失を抑制することも可能である。また、保護テープの厚みを薄くすることで、個体ばらつきを抑制することが可能である。
【実施例２】
【００１７】
次に、本発明第２実施例について図８〜９を用いて説明する。第１実施例と同様の構成については説明を省略する。
【００１８】
第１実施例と異なる構成は、保護テープ２の材料強度をσBとしたときに連通通路１３の幅ｗと保護テープ２の厚さtの比であるw/tは、(w/t)2＜2σB/3なる関係を有する点である。
【００１９】
図８は、センサアセンブリ１０成型時の図７上のD-D断面図であり、図８上Eの拡大図である。図８に示すように、センサアセンブリ１０成型時の樹脂圧力によって、連通通路１３付近の保護テープ２が連通通路１３側に変形し、引張応力が生じる。この引張応力が保護テープ２の材料強度σB以上となると、保護テープ２が破れ、連通通路１３内に樹脂２４が流入し、連通通路１３を閉塞してしまう。これにより、センサチップ４の空洞部２８が外気と連通されず温度変化時の空気膨張によってダイアフラム２７が変形し、計測精度が低下するおそれがある。 
図９は連通通路１３の幅wと保護テープ２の厚さtの比であるw/tと保護テープに発生する応力σの関係である。図９より、(w/t)2＜2σB/3を満たすことで、保護テープ２の破れを防止可能となる。例えば、保護テープ２に材料強度20MPaのポリイミドテープを用いる場合、(w/t)2＜40/3を満たすことで、空気通路の閉塞を防止可能となり、計測精度の低下を抑制できる。
【実施例３】
【００２０】
次に、本発明第３実施例について図１０〜１２を用いて説明する。第１実施例、及び第2実施例と同様の構成については説明を省略する。
【００２１】
第１実施例及び第２実施例と異なる構成は、保護テープ２のヤング率をEとしたときに、(w/t)3＞16Eh/3wなる関係を有する点である。センサアセンブリ１０成型時の樹脂圧力によって、連通通路１３付近の保護テープ２が連通通路１３側に変形する。この保護テープ２の変形が、連通通路１３を形成するリードフレーム１の溝深さh以上となると、保護テープ２によって、連通通路１３を閉塞してしまい、計測精度が低下するおそれがある。
【００２２】
図１０は、連通通路１３の幅wと保護テープ２の厚さtの比であるw/tと保護テープ２に発生するたわみ変形yと連通通路１３の幅wとの比y/wの関係である。図１０より、(w/t)3＜16Eh/3wを満たすことで、保護テープ２のたわみ変形による連通通路１３の閉塞を防止可能となり、計測精度の低下を抑制可能となる。例えば、ヤング率1。8GPaのポリイミドテープを用いた場合、(w/t)3＜9600h/wとすることが望ましい。本構成でも先の実施例と同等の作用効果を奏することは言うまでもない。
【００２３】
また、図１１に示すように、リードフレーム１に形成する連通通路１３を１本とした構成や、図１２に示すように、出口開口１７を保護テープ２側に形成した構成としてもよい。
【実施例４】
【００２４】
次に、本発明第４実施例について図１３〜図１５を用いて説明する。先の実施例と同様の構成については説明を省略する。
【００２５】
先の実施例と異なる構成は、図１３〜１５に示すように、リードフレーム１に形成する連通通路１３の、出口開口１７もしくは、センサチップ４の空洞部２８に連通する開口部の径が、連通通路１３の溝幅ｗよりも大きい点である。これらの開口部は、センサアセンブリ１０の形成時に下金型１５の直上に位置するため、樹脂圧力の影響を受けない。そのため、連通通路１３の溝幅ｗよりも大きく構成することが可能である。これにより、開口部に流入するダストなどによる閉塞を抑制することが可能となる。また、センサアセンブリ１０成型時の樹脂圧力の影響を受けないためには、上記開口部の径が下金型１５の径よりも小さいことが望ましい。 
【符号の説明】
【００２６】
１…リードフレーム
２…保護テープ
３…ＬＳＩ
４…センサチップ
６…接着テープ
７…接着テープ
８…金線
９…金線
１０…センサアセンブリ
１１…筐体
１２…副通路
１３…空気通路
１４…保持部        
１５…下金型
１６…上金型
１７…出口開口
２０…保持部
２１…保持部        
２４…第１樹脂
２６…空気
２７…ダイアフラム部
２８…空洞部
３０…空気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【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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