(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
肉薄部に形成された流量検出部を有する第１半導体チップが、第１チップ搭載部に配置された流量センサであって、
前記第１半導体チップ上に搭載され、かつ、少なくとも前記流量検出部を露出する開口部を有する枠体を含み、
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前記枠体の前記開口部から露出した状態で、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、
前記開口部を有する前記枠体は、前記第１半導体チップの少なくとも１つの側面に並行で、かつ、前記側面に密着する壁部を有し、
平面視において、前記枠体を構成する枠部と前記肉薄部とは、重ならないように配置さ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回路部を有している流量センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の流量センサであって、
さらに、
第２チップ搭載部と、
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、前記流量検出部を制御する制御回路部を有し、
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。
【請求項４】
請求項１に記載の流量センサであって、
前記開口部を有する前記枠体と前記第１半導体チップとは、接着されている流量センサ。
【請求項５】
請求項１に記載の流量センサであって、
前記開口部を有する前記枠体と前記第１半導体チップとは、接着されていない流量センサ。
【請求項６】
請求項１に記載の流量センサであって、
前記第１半導体チップの少なくとも一部には、ポリイミド膜、窒化シリコン膜、ポリシリコン膜、あるいは、酸化シリコン膜が形成されている流量センサ。
【請求項７】
請求項１に記載の流量センサであって、
露出されている前記流量検出部を含む任意断面において、前記枠体または前記封止体の高さが、前記流量検出部を含む前記第１半導体チップの高さよりも高くなっている流量センサ。
【請求項８】
請求項１に記載の流量センサであって、
前記第１チップ搭載部と前記第１半導体チップの間に板状構造体が挿入されている流量センサ。
【請求項９】
請求項１に記載の流量センサであって、
前記枠体は、前記第１半導体チップよりも弾性係数が小さい材質からなる流量センサ。
【請求項１０】
請求項１に記載の流量センサであって、
前記枠体は、前記第１半導体チップ上に搭載した場合、前記流量検出部の高さよりも高さが高くなる流量センサ。
【請求項１１】
肉薄部に形成された流量検出部を有し、かつ、第１チップ搭載部に配置された第１半導体チップと、
前記第１半導体チップ上に搭載され、かつ、少なくとも前記流量検出部を露出する開口部を有する枠体と、
を含み、
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前記枠体の前記開口部から露出した状態で、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、
前記開口部を有する前記枠体は、前記第１半導体チップの少なくとも１つの側面に並行な壁部を有し、
平面視において、前記枠体を構成する枠部と前記肉薄部とは、重ならないように配置されている流量センサの製造方法であって、
（ａ）前記第１チップ搭載部を有する基材を用意する工程と、
（ｂ）前記第１半導体チップを用意する工程と、
（ｃ）前記第１チップ搭載部上に前記第１半導体チップを搭載する工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記枠体に形成されている前記開口部に前記流量検出部が内包され、かつ、前記壁部を前記第１半導体チップの少なくとも１つの側面に密着し、かつ、前記枠体を構成する枠部と前記肉薄部とが重ならないように、前記第１半導体チップ上に前記枠体を配置する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、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させつつ、前記第１半導体チップの一部を前記封止体で封止する工程と、を備え、
前記（ｅ）工程は、
（ｅ１）上金型と下金型とを用意する工程と、
（ｅ２）前記（ｅ１）工程後、前記上金型の底面を前記枠体に密着させることにより、前記流量検出部を囲む第１空間を形成しながら、前記上金型と前記下金型とで、前記第１半導体チップを搭載した前記基材を、第２空間を介して挟み込む工程と、
（ｅ３）前記（ｅ２）工程後、前記第２空間に前記樹脂を流し込む工程と、を備える流量センサの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の流量センサの製造方法であって、
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回路部を有している流量センサの製造方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の流量センサの製造方法であって、さらに、
（ｆ）前記（ｃ）工程前に、前記流量検出部を制御する制御回路部を有する第２半導体チップを用意する工程を備え、
前記（ａ）工程で用意される前記基材は、第２チップ搭載部を有し、
前記（ｃ）工程は、前記第２チップ搭載部上に前記第２半導体チップを搭載し、
前記（ｅ）工程は、前記第２半導体チップを前記封止体で封止し、
前記（ｅ２）工程は、前記上金型の底面を前記枠体に密着させることにより、前記流量検出部を囲む第１空間を形成しながら、前記上金型と前記下金型とで、前記第１半導体チップおよび前記第２半導体チップを搭載した前記基材を、前記第２空間を介して挟み込む流量センサの製造方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の流量センサの製造方法であって、
前記（ｅ２）工程は、前記上金型を、弾性体フィルムを介して前記枠体に密着させる流量センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量センサおよびその製造技術に関し、特に、流量センサの構造に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００４−７４７１３号公報（特許文献１）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、樹脂を流し込む方法が開示されている。
【０００３】
また、特開２０１１−１２２９８４号公報（特許文献２）には、気体（空気）流れの流量検出部を部分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た流量センサの製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７４７１３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２２９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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。
【００１３】
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、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。ここで、前記第１半導体チップ上に搭載され、かつ、少なくとも前記流量検出部を露出する開口部を有する枠体であって、前記第１半導体チップよりも弾性係数が小さい材質からなる前記枠体を含む。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前記枠体の前記開口部から露出した状態で、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ものである。
【００１４】
また、代表的な実施の形態における流量センサの製造方法は、上述した構造を有する流量センサの製造方法である。そして、（ａ）前記第１チップ搭載部を有する基材を用意する工程と、（ｂ）前記第１半導体チップを用意する工程と、（ｃ）前記第１チップ搭載部上に前記第１半導体チップを搭載する工程と、を備える。その後、（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記枠体に形成されている前記開口部に前記流量検出部が内包されるように、前記第１半導体チップ上に前記枠体を配置する工程と、（ｅ）前記（ｄ）工程後、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させつつ、前記第１半導体チップの一部を前記封止体で封止する工程と、を備える。ここで、前記（ｅ）工程は、（ｅ１）上金型と下金型とを用意する工程と、（ｅ２）前記（ｅ１）工程後、前記上金型の底面を前記枠体に密着させることにより、前記流量検出部を囲む第１空間を形成しながら、前記上金型と前記下金型とで、前記第１半導体チップを搭載した前記基材を、第２空間を介して挟み込む工程と、（ｅ３）前記（ｅ２）工程後、前記第２空間に前記樹脂を流し込む工程と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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２】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。
【図３】実施の形態１における流量センサ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、（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。
【図４】（ａ）は、枠体の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。
【図５】実施の形態１における流量センサ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、（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。
【図６】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。
【図７】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８】図７に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。
【図９】図８に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。
【図１０】図９に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。
【図１１】図１０に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。
【図１２】図１１に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。
【図１３】弾性体フィルムを使用せずに、枠体だけを介在させて、半導体チップを搭載したリードフレームに上金型を押し付ける例を示す断面図である。
【図１４】枠体を使用しないで樹脂封止する関連技術の一例を示す図である。
【図１５】（ａ）は、変形例１における流量センサ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。
【図１６】変形例１における流量センサの一断面を示す図である。
【図１７】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１８】図１７のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図１９】図１７のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【図２０】実施の形態２における流量センサ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、（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り、（ｄ）は半導体チップの裏面を示す平面図である。
【図２１】実施の形態２における流量センサ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、（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。
【図２２】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。
【図２３】実施の形態２における流量センサの製造工程を示す断面図である。
【図２４】図２３に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。
【図２５】図２４に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。
【図２６】図２５に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
（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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
＜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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
＜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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
以下では、このように実装構成された本実施の形態１における流量センサについて説明する。
【００５８】
＜実施の形態１における流量センサの実装構成＞
図３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３（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３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図３（ｃ）は半導体チップＣＨＰ１の裏面を示す平面図である。
【００５９】
まず、図３（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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。なお、図３には図示していないが、半導体チップＣＨＰ１の最外表面には、後述するように、接着する樹脂との応力緩衝、表面保護、絶縁などを目的として、ポリイミド膜が形成されていてもよい。
【００６２】
続いて、図３（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。
【００６３】
さらに、図３（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。
【００６４】
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。
【００６５】
例えば、半導体チップＣＨＰ１とチップ搭載部ＴＡＢ１の接着は、図３（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３（ｃ）は、半導体チップＣＨＰ１の裏面を示す平面図である。図３（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３（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。
【００６６】
さらに、本実施の形態１では、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の一部上に枠体ＦＢが形成されている。この枠体ＦＢは、例えば、矩形形状をしており、内部に開口部ＯＰ（ＦＢ）が形成されている。この枠体ＦＢは、開口部ＯＰ（ＦＢ）から半導体チップＣＨＰ１の主面上に形成された流量検出部ＦＤＵが露出するように配置されており、かつ、枠体ＦＢの外側に半導体チップＣＨＰ１に形成されている複数のパッドＰＤ１が露出するように配置されている。
【００６７】
以下に、この枠体ＦＢの構成について説明する。図４は、枠体ＦＢの構成を示す図である。図４（ａ）は、枠体ＦＢの構成を示す平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。また、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【００６８】
図４（ａ）に示すように、枠体ＦＢは、矩形形状をしており、枠部ＦＰの内部に開口部ＯＰ（ＦＢ）が形成されていることがわかる。そして、図４（ｂ）や図４（ｃ）に示すように、枠体ＦＢには、半導体チップＣＨＰ１の側面に並行する壁部ＷＰが形成されている。そして、図３（ｂ）に示すように、この壁部ＷＰを半導体チップＣＨＰ１に密着させることにより、半導体チップＣＨＰ１に位置合わせされた状態で枠体ＦＢを半導体チップＣＨＰ１上に配置することができる。このとき、枠体ＦＢは、半導体チップＣＨＰ１と接着していてもよいし、あるいは、半導体チップＣＨＰ１と接着されていなくてもよい。特に、枠体ＦＢが半導体チップＣＨＰ１と接着されている場合には、枠体ＦＢの位置ずれを防止できる効果を得ることができる。なお、枠体ＦＢに形成されている壁部ＷＰは、半導体チップＣＨＰ１の少なくとも１つの側面に対応して設けられていればよい。
【００６９】
ここで、本実施の形態１における枠体ＦＢの特徴は、枠体ＦＢを構成する材質の弾性係数が、半導体チップＣＨＰ１を構成する材質の弾性係数よりも小さい点にある。このとき、弾性係数とは、枠体ＦＢおよび半導体チップＣＨＰ１の弾性率をいうものとする。弾性率とは、弾性体内の応力とひずみが互いに比例するというフックの法則を、「応力がひずみに比例する」という形に表したときの比例定数をいう。
【００７０】
例えば、枠体ＦＢの弾性係数と、半導体チップＣＨＰ１の弾性係数の比較は、温度２５℃（室温）で比較することが望ましい。また、弾性係数の比較は、枠体ＦＢの弾性係数と、半導体チップＣＨＰ１を構成する基材の弾性係数の間で行なうことができる。例えば、半導体チップＣＨＰ１を構成する基材がシリコン単結晶から形成されている場合には、シリコン単結晶よりも室温で弾性係数が小さい材質から枠体ＦＢを構成することができる。
【００７１】
以上では、枠体ＦＢと半導体チップＣＨＰ１の弾性係数の比較について説明したが、その基本理念は、半導体チップＣＨＰ１よりも硬さが柔らかい枠体ＦＢを使用する点にある。ここでいう硬さは、例えば、室温でのビッカース硬さ、マイクロビッカース硬さ、ブリネル硬さ、あるいは、ロックウェル硬さのいずれかで比較することができる。
【００７２】
具体的に、半導体チップＣＨＰ１よりも硬さが柔らかい枠体ＦＢは、ＰＢＴ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＣ樹脂、ナイロン樹脂、ＰＳ樹脂、フッ素樹脂などを成分とした熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などを成分とした熱硬化性樹脂、テフロン（登録商標）、ウレタン、フッ素などを成分としたゴム材料、エラストマーなどの高分子材料を使用することができる。
【００７３】
枠体ＦＢとしては、射出成形やトランスファ成形法で金型内に樹脂を充填してモールド成形することにより形成したり、上述した材料から形成されるフィルム品やシート形状品を使用することができる。
【００７４】
また、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴム材料、エラストマーなどの高分子材料から形成される枠体ＦＢは、枠体ＦＢ自体が接着性を有する接着材としても用いることができ、さらには、ガラス、シリカ、マイカ、タルクなどの無機フィラーやカーボンなどの有機フィラーを充填することもできる。
【００７５】
なお、真鍮、アルミニウム合金、銅合金などのシリコンよりも弾性係数が小さい金属材料をプレス加工、ロール加工、あるいは、鋳造で成形することにより、枠体ＦＢを構成することもできる。
【００７６】
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。
【００７７】
図５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５（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５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【００７８】
本実施の形態１における流量センサＦＳ１では、図５（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を枠体ＦＢに形成されている開口部ＯＰ（ＦＢ）から露出した状態で、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（第１特徴点）。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および枠体ＦＢが搭載されている領域を除く半導体チップＣＨＰ１の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。
【００７９】
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。
【００８０】
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のである。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。
【００８１】
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。
【００８２】
続いて、本実施の形態１における流量センサＦＳ１では、図５（ｂ）に示すように、露出している流量検出部ＦＤＵを囲んだ両側における枠体ＦＢの高さ、あるいは、樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなっている（第２特徴点）。つまり、露出している流量検出部ＦＤＵは、周囲を枠体ＦＢで囲まれ、かつ、流量検出部ＦＤＵを囲む枠体ＦＢの高さが流量検出部ＦＤＵの高さよりも高くなっている。このような本実施の形態１における第２特徴点によれば、部品の取り付け組み立て時などに部品が露出している流量検出部ＦＤＵにぶつかることを防止できるので、流量検出部ＦＤＵを形成した半導体チップＣＨＰ１の破損を防止できる。すなわち、露出している流量検出部ＦＤＵの高さよりも流量検出部ＦＤＵを囲んでいる枠体ＦＢの高さが高くなっている。このため、部品が接触する際、まず、高さの高い枠体ＦＢに接触するので、高さの低い流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の露出面（ＸＹ面）が部品に接触して、半導体チップＣＨＰ１が破損することを防止できる。
【００８３】
特に、本実施の形態１では、半導体チップＣＨＰ１の一部上に枠体ＦＢが配置されており、この枠体ＦＢの弾性係数が半導体チップＣＨＰ１の弾性係数よりも小さくなっている。言い換えれば、枠体ＦＢは、半導体チップＣＨＰ１よりも硬さの柔らかい材料から構成されている。したがって、部品が枠体ＦＢに接触した場合、比較的硬さの柔らかな枠体ＦＢの変形で衝撃を吸収することができるため、枠体ＦＢの下に配置されている半導体チップＣＨＰ１に衝撃が伝達されることを抑制することができ、これによって、半導体チップＣＨＰ１の破損を効果的に防止することができる。
【００８４】
なお、枠体ＦＢおよび樹脂ＭＲ（封止体）の高さは、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高ければよく、枠体ＦＢの高さは、樹脂ＭＲ（封止体）の高さよりも高くても低くてもよいし、面一であってもよい。
【００８５】
また、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５（ｂ）および図５（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。
【００８６】
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。
【００８７】
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６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６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。
【００８８】
＜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７〜図１４を参照しながら説明する。図７〜図１４は、図５（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面における製造工程を示している。
【００８９】
まず、図７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、チップ搭載部ＴＡＢ２、リードＬＤ１およびリードＬＤ２が一体的に形成されており、チップ搭載部ＴＡＢ１の底部に開口部ＯＰ１が形成されている。
【００９０】
続いて、図８に示すように、チップ搭載部ＴＡＢ１上に半導体チップＣＨＰ１を搭載し、チップ搭載部ＴＡＢ２上に半導体チップＣＨＰ２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（図示せず）およびパッドＰＤ１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。また、リードフレームＬＦに形成されているチップ搭載部ＴＡＢ２上に、接着材ＡＤＨ２によって半導体チップＣＨＰ２も搭載されている。この半導体チップＣＨＰ２には、予め、通常の半導体製造プロセスによって、ＭＩＳＦＥＴなどの半導体素子（図示せず）や配線（図示せず）、パッドＰＤ２、パッドＰＤ３が形成されている。
【００９１】
次に、図９に示すように、半導体チップＣＨＰ１に形成されているパッドＰＤ１と、リードフレームＬＦに形成されているリードＬＤ１とをワイヤＷ１で接続する（ワイヤボンディング）。同様に、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ２をリードＬＤ１とワイヤＷ２で接続し、半導体チップＣＨＰ２に形成されているパッドＰＤ３をリードＬＤ２とワイヤＷ３で接続する。ワイヤＷ１〜Ｗ３は、例えば、金線から形成される。
【００９２】
その後、図１０に示すように、半導体チップＣＨＰ１上に枠体ＦＢを搭載する。具体的に、枠体ＦＢは、内部に形成された開口部ＯＰ（ＦＢ）内に、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵが内包され、かつ、枠体ＦＢの外側に半導体チップＣＨＰ１に形成されている複数のパッドＰＤ１が配置されるように搭載される。これにより、流量検出部ＦＤＵおよび複数のパッドＰＤ１を露出させながら、枠体ＦＢを半導体チップＣＨＰ１上に搭載することができる。
【００９３】
このとき、本実施の形態１における枠体ＦＢは、壁部ＷＰを有しているため、この壁部ＷＰを半導体チップＣＨＰ１の一側面に密着させながら、枠体ＦＢを半導体チップＣＨＰ１上に配置することができる。これにより、半導体チップＣＨＰ１上に搭載される枠体ＦＢの位置決め精度を向上させることができ、確実に枠体ＦＢに形成されている開口部ＯＰ（ＦＢ）から流量検出部ＦＤＵを露出させることができるとともに、枠体ＦＢとパッドＰＤ１との接触を防止することができる。
【００９４】
ここで、枠体ＦＢと半導体チップＣＨＰ１とは接着してもよいし、接着しなくてもよい。ただし、半導体チップＣＨＰ１上に搭載された枠体ＦＢの位置ずれを抑制する観点からは、枠体ＦＢを半導体チップＣＨＰ１に接着させることが望ましい。
【００９５】
その後、図１１に示すように、パッドＰＤ１が形成されている近傍領域における半導体チップＣＨＰ１の表面、ワイヤＷ１、リードＬＤ１、ワイヤＷ２、半導体チップＣＨＰ２の主面全面、ワイヤＷ３およびリードＬＤ２の一部を樹脂ＭＲで封止する（モールド工程）。具体的には、図１１に示すように、枠体ＦＢを搭載した半導体チップＣＨＰ１および半導体チップ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、パッドＰＤ１が形成されている近傍領域における半導体チップＣＨＰ１の表面、ワイヤＷ１、リードＬＤ１、ワイヤＷ２、半導体チップＣＨＰ２の主面全面、ワイヤＷ３およびリードＬＤ２の一部を樹脂ＭＲで封止する。このとき、図１１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。
【００９６】
さらに、本実施の形態１では、流量検出部ＦＤＵが形成されている半導体チップＣＨＰ１を、枠体ＦＢを介して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顕著な効果を得ることができる。
【００９７】
ここで、本実施の形態１における流量センサＦＳ１の製造方法の特徴は、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵの高さよりも高い枠体ＦＢに弾性体フィルムＬＡＦを介して上金型ＵＭを押し当てながら、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦを下金型ＢＭと上金型ＵＭで挟み込むことにある。
【００９８】
これにより、本実施の形態１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囲む第１空間ＳＰ１（密閉空間）を確保しながら、例えばパッド形成領域に代表される半導体チップＣＨＰ１の表面領域を封止することができる。すなわち、本実施の形態１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、パッド形成領域に代表される半導体チップＣＨＰ１の表面領域を封止することができる。
【００９９】
このように、枠体ＦＢの本質的機能は、枠体ＦＢに上金型ＵＭを押し当てた際に、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）を確保することにあり、この本質的機能を実現するために、半導体チップＣＨＰ１上に枠体ＦＢを配置した場合、枠体ＦＢの高さが流量検出部ＦＤＵの高さよりも高くする構成が取られているのである。つまり、枠体ＦＢの高さを流量検出部ＦＤＵの高さよりも高くする構成は、製造方法の観点から、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）を確保する目的で採用される構成であり、この構成により、流量検出部ＦＤＵおよびその近傍領域を露出させつつ、パッド形成領域に代表される半導体チップＣＨＰ１の表面領域を封止することができるのである。さらに言えば、本実施の形態１では、半導体チップＣＨＰ１上に、高さが流量検出部ＦＤＵよりも高い枠体ＦＢを設けることにより、枠体ＦＢの開口部ＯＰ（ＦＢ）から露出する流量検出部ＦＤＵを上金型ＵＭのクランプ力から保護することができるとも言える。
【０１００】
一方、枠体ＦＢの高さを流量検出部ＦＤＵの高さよりも高くする構成は、流量センサＦＳ１の構造の観点から見れば、部品の取り付け組み立て時などに部品が露出している流量検出部ＦＤＵにぶつかることを防止できる構造とも捉えることができ、これによって、流量検出部ＦＤＵを形成した半導体チップＣＨＰ１の破損を防止できる利点が得られる。すなわち、枠体ＦＢの高さを流量検出部ＦＤＵの高さよりも高くするという構成は、製造方法の観点と構造の観点の両方から顕著な効果を奏する構成ということができるのである。
【０１０１】
さらに、本実施の形態１における枠体ＦＢは、半導体チップＣＨＰ１よりも硬さが柔らかい材質から構成されており、この構成によって、枠体ＦＢは、別の機能も有していることになる。以下では、この枠体ＦＢの別の機能について説明する。
【０１０２】
本実施の形態１における流量センサＦＳ１の製造方法の特徴は、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を搭載したリードフレームＬＦと上金型ＵＭとの間に枠体ＦＢと弾性体フィルムＬＡＦを介在させる点にある。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
そこで、本実施の形態１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、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と枠体ＦＢ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。
【０１０６】
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および枠体ＦＢ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および枠体ＦＢ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。
【０１０７】
つまり、本実施の形態１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および枠体ＦＢ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および枠体ＦＢの厚さ変化により吸収することができるのである。
【０１０８】
特に、本実施の形態１では、部品の厚さ方向（Ｚ方向）の実装バラツキが大きく、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の厚さ変化によって吸収することができない場合であっても、半導体チップＣＨＰ１よりも弾性係数の小さい枠体ＦＢの厚さ方向（Ｚ方向）の変形によって、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、本実施の形態１によれば、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。
【０１０９】
ここで、弾性体フィルムＬＡＦおよび枠体ＦＢは、部品の実装バラツキを吸収するために、半導体チップＣＨＰ１よりも弾性係数が小さいことが重要である。これにより、部品の実装バラツキがある場合であっても、半導体チップＣＨＰ１に加わる上金型ＵＭからのクランプ力を弾性体フィルムＬＡＦの厚さ変化と枠体ＦＢの変形によって効果的に緩和することができる。すなわち、本実施の形態１において、弾性体フィルムＬＡＦおよび枠体ＦＢの弾性係数は、半導体チップＣＨＰ１の弾性係数よりも小さければよく、弾性体フィルムＬＡＦと枠体ＦＢの弾性係数の組合せは自由である。例えば、枠体ＦＢの弾性係数は、弾性体フィルムＬＡＦの弾性係数よりも大きくても小さくてもよく、あるいは、同じであってもよい。なお、弾性体フィルムＬＡＦとしては、例えば、テフロン（登録商標）やフッ素樹脂などの高分子材料を使用することができる。
【０１１０】
以上のように本実施の形態１における枠体ＦＢの別の機能は、部品の実装バラツキに起因する半導体チップＣＨＰ１への上金型ＵＭからのクランプ力の増大を抑制する機能である。そして、この機能を実現するため、本実施の形態１では、枠体ＦＢの弾性係数を半導体チップＣＨＰ１の弾性係数よりも小さくなるように構成している。これにより、部品の実装バラツキが存在する場合であっても、半導体チップＣＨＰ１よりも弾性係数の小さい枠体ＦＢの厚さ方向（Ｚ方向）の変形によって、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、本実施の形態１によれば、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のである。
【０１１１】
続いて、本実施の形態１のさらなる特徴について説明する。図１１に示すように、本実施の形態１では、リードフレームＬＦの裏面側にも樹脂ＭＲが流れ込む。したがって、チップ搭載部ＴＡＢ１の底部に開口部ＯＰ１が形成されているため、この開口部ＯＰ１からダイヤフラムＤＦの内部空間へ樹脂ＭＲが流れ込むことが懸念される。
【０１１２】
そこで、本実施の形態１では、リードフレームＬＦを挟み込む下金型ＢＭの形状に工夫を施している。具体的には、図１１に示すように、下金型ＢＭに突起状の入れ駒ＩＰ１を形成し、上金型ＵＭと下金型ＢＭでリードフレームＬＦを挟み込む際、下金型ＢＭに形成されている突起状の入れ駒ＩＰ１がチップ搭載部ＴＡＢ１の底部に形成された開口部ＯＰ１に挿入されるように構成している。これにより、開口部ＯＰ１に入れ駒ＩＰ１が隙間無く挿入されるので、開口部ＯＰ１からダイヤフラムＤＦの内部空間への樹脂ＭＲの侵入を防止することができる。つまり、本実施の形態１では、下金型ＢＭに突起状の入れ駒ＩＰ１を形成し、樹脂封止の際、この入れ駒ＩＰ１をチップ搭載部ＴＡＢ１の底部に形成された開口部ＯＰ１に挿入している。
【０１１３】
さらに、本実施の形態１では、入れ駒ＩＰ１の形状に工夫を施している。具体的に、本実施の形態１において、入れ駒ＩＰ１は、開口部ＯＰ１に挿入する挿入部と、この挿入部を支持する台座部から構成されており、挿入部の断面積よりも台座部の断面積が大きくなっている。これにより、入れ駒ＩＰ１は、挿入部と台座部の間に段差部が設けられる構造となり、この段差部がチップ搭載部ＴＡＢ１の底面に密着することになる。
【０１１４】
このように入れ駒ＩＰ１を構成することにより、以下に示す効果が得られる。例えば、入れ駒ＩＰ１の形状を上述した挿入部だけから構成する場合、挿入部は開口部ＯＰ１に挿入されるため、入れ駒ＩＰ１の挿入部の径は、開口部ＯＰ１の径よりもわずかに小さくなっている。したがって、入れ駒ＩＰ１を挿入部だけから構成する場合、入れ駒ＩＰ１の挿入部を開口部ＯＰ１に挿入した場合であっても、挿入した挿入部と開口部ＯＰ１の間にわずかな隙間が存在すると考えられる。この場合、隙間から樹脂ＭＲがダイヤフラムＤＦの内部空間へ侵入するおそれがある。
【０１１５】
そこで、本実施の形態１において、入れ駒ＩＰ１を挿入部よりも断面積の大きな台座部上に挿入部を形成する構成をとっている。この場合、図１１に示すように、開口部ＯＰ１の内部に入れ駒ＩＰ１の挿入部が挿入されるとともに、入れ駒ＩＰ１の台座部がチップ搭載部ＴＡＢ１の底面に密着するようになる。この結果、入れ駒ＩＰ１の挿入部と開口部ＯＰ１の間にわずかな隙間が生じても、台座部がチップ搭載部ＴＡＢ１の裏面にしっかり押し付けられているので、樹脂ＭＲが開口部ＯＰ１内へ侵入することを防止できるのである。つまり、本実施の形態１では、入れ駒ＩＰ１を挿入部よりも断面積の大きな台座部上に挿入部を設けるように構成しているので、台座部によって、樹脂ＭＲが開口部ＯＰ１にまで達することはないという点と、台座部と挿入部との間に形成される段差部がチップ搭載部ＴＡＢ１に押し付けられるという点との組み合わせにより、樹脂ＭＲが開口部ＯＰ１を介してダイヤフラムＤＦの内部空間へ侵入することを効果的に防止することができるのである。
【０１１６】
以上のようにして、本実施の形態１では、枠体ＦＢを搭載した半導体チップＣＨＰ１と半導体チップＣＨＰ２と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、パッドＰＤ１が形成されている近傍領域における半導体チップＣＨＰ１の表面、ワイヤＷ１、リードＬＤ１、ワイヤＷ２、半導体チップＣＨＰ２の主面全面、ワイヤＷ３およびリードＬＤ２の一部を樹脂ＭＲで封止する。
【０１１７】
その後、図１２に示すように、樹脂ＭＲが硬化した段階で、半導体チップＣＨＰ１および半導体チップ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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
本実施の形態１では、例えば、図１１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を、上金型ＵＭと下金型ＢＭで挟み込む際、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との間に枠体ＦＢと弾性体フィルムＬＡＦを介在させる例について説明した。ただし、本実施の形態１における技術的思想は、これに限らず、例えば、図１３に示すように、弾性体フィルムＬＡＦを使用せずに、枠体ＦＢだけを介在させて、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦに上金型ＵＭを押し付けるように構成してもよい。
【０１２２】
この場合であっても、枠体ＦＢの弾性係数を半導体チップＣＨＰ１の弾性係数よりも小さくなるように構成することにより、部品の実装バラツキが存在する場合であっても、半導体チップＣＨＰ１よりも弾性係数の小さい枠体ＦＢの厚さ方向（Ｚ方向）の変形によって、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、本実施の形態１によれば、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。
【０１２３】
＜枠体の有用性＞
次に、本実施の形態１における流量センサＦＳ１で採用している枠体ＦＢの有用性についてさらに詳述する。
【０１２４】
（１）図１４は、枠体ＦＢを使用しないで樹脂封止する関連技術の一例を示す図である。図１４に示すように、関連技術では、流量検出部ＦＤＵを樹脂封止しないように構成するため、上金型ＵＭに突起形状をしたシール部ＳＬが設けられている。そして、このシール部ＳＬによって流量検出部ＦＤＵが囲まれることにより、流量検出部ＦＤＵを囲むように第１空間ＳＰ１（密閉空間）を形成することができる。すなわち、関連技術では、上金型ＵＭに設けられたシール部ＳＬによって流量検出部ＦＤＵを囲むことにより、流量検出部ＦＤＵを樹脂封止しないようになっている。
【０１２５】
このように構成されている関連技術では、上金型ＵＭに突起形状をしたシール部ＳＬを設けるという特別な工夫をする必要がある。つまり、流量検出部ＦＤＵを露出した流量センサを製造するために、流量センサの製造に特化した特別な上金型ＵＭを用意する必要がある。このことから、シール部ＳＬを有する特別な上金型ＵＭを用意する必要があることになる。
【０１２６】
これに対し、本実施の形態１では、例えば、図１３に示すように、半導体チップＣＨＰ１上に枠体ＦＢを配置し、この枠体ＦＢに密着するように上金型ＵＭを押し付けている。このとき、本実施の形態１では、半導体チップＣＨＰ１上に枠体ＦＢを配置した場合、枠体ＦＢの高さが流量検出部ＦＤＵの高さよりも高くする構成が取られている。つまり、枠体ＦＢの高さを流量検出部ＦＤＵの高さよりも高くすることにより、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）が必然的に確保される。したがって、本実施の形態１によれば、流量検出部ＦＤＵおよびその近傍領域を露出させつつ、パッド形成領域に代表される半導体チップＣＨＰ１の表面領域を封止することができる。
【０１２７】
すなわち、本実施の形態１では、枠体ＦＢに設けられている開口部ＯＰ（ＦＢ）内に流量検出部ＦＤＵが内包されるように、枠体ＦＢを半導体チップＣＨＰ１上に配置し、かつ、枠体ＦＢの高さを流量検出部ＦＤＵの高さよりも高くなるようにしている。この結果、キャビティ内にある上金型ＵＭの表面を平坦にした状態でも、必然的に、流量検出部ＦＤＵを囲む第１空間ＳＰ１（密閉空間）を確保することができる。つまり、本実施の形態１によれば、例えば、関連技術のように上金型ＵＭにシール部ＳＬを設けるという特別な工夫をすることなく、流量検出部ＦＤＵを囲む第１空間ＳＰ１（密閉空間）を確保できるのである。
【０１２８】
このことは、本実施の形態１によれば、特別な構造の上金型ＵＭを使用する必要がなく、キャビティ内の全体を樹脂封止するための一般的な上金型ＵＭ（汎用品）を使用することができることを意味し、汎用品である一般的な上金型ＵＭを使用して流量検出部ＦＤＵを露出した流量センサＦＳ１を製造することができることを意味している。したがって、本実施の形態１によれば、特別な工夫を施した流量センサ専用の上金型ＵＭを用意する必要がなく、広く一般的に使用される汎用構造の上金型ＵＭで、流量検出部ＦＤＵを露出した流量センサを製造することができる。
【０１２９】
（２）次に、図１４に示す関連技術においては、半導体チップＣＨＰ１に直接上金型ＵＭに形成されているシール部ＳＬが接触している。したがって、上金型ＵＭに形成されているシール部ＳＬから半導体チップＣＨＰ１にクランプ力が伝達される。
【０１３０】
ここで、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、シール部ＳＬから半導体チップＣＨＰ１に加わるクランプ力が大きくなり、半導体チップＣＨＰ１が破断するおそれがある。
【０１３１】
これに対し、本実施の形態１では、上金型ＵＭを直接半導体チップＣＨＰ１に押し当てているのではなく、上金型ＵＭと半導体チップＣＨＰ１の間に枠体ＦＢを介在させている。そして、本実施の形態１では、枠体ＦＢの弾性係数が半導体チップＣＨＰ１よりも小さくなる材質を使用している。このことから、枠体ＦＢは、半導体チップＣＨＰ１よりも柔らかいため、上金型ＵＭを枠体ＦＢに押し付ける場合、半導体チップＣＨＰ１の厚さバラツキを吸収するように枠体ＦＢ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へクランプ力が加わることを防止することができる。この結果、本実施の形態１によれば、半導体チップＣＨＰ１の破断を防止することができるのである。
【０１３２】
（３）さらに、図１４に示す関連技術においては、上金型ＵＭに形成されているシール部ＳＬと半導体チップＣＨＰ１との接触面積が小さい。このため、上金型ＵＭから押し付けられるクランプ力は、シール部ＳＬと半導体チップＣＨＰ１の接触領域に集中する。したがって、シール部ＳＬと半導体チップＣＨＰ１との接触部分に加えられる圧力は大きくなり、これによって、半導体チップＣＨＰ１が破損しやすくなる。特に、図１４に示す関連技術においては、シール部ＳＬと半導体チップＣＨＰ１の接触領域がダイヤフラムＤＦと平面的に重なる領域に形成されている。このことは、半導体チップＣＨＰ１の厚さが薄い領域に、シール部ＳＬと半導体チップＣＨＰ１の接触領域が存在することを意味する。半導体チップＣＨＰ１の厚さが薄い領域は割れやすいことから、図１４に示す関連技術においては、シール部ＳＬと半導体チップＣＨＰ１の接触面積が小さいことに起因した圧力集中と、接触領域が半導体チップＣＨＰ１の厚さの薄い領域に平面視において重なるように配置されていることに起因して、半導体チップＣＨＰ１が破損しやすくなる。
【０１３３】
これに対し、本実施の形態１では、例えば、図１３に示すように、枠体ＦＢと半導体チップＣＨＰ１の接触面積は、図１４に示す関連技術よりも大きくなっている。このため、上金型ＵＭから枠体ＦＢに加えられるクランプ力は、枠体ＦＢと半導体チップＣＨＰ１との接触面積が大きいことから分散される。したがって、本実施の形態１によれば、枠体ＦＢを介して上金型ＵＭから半導体チップＣＨＰ１に加えられるクランプ力の局所集中を緩和することができ、これによって、半導体チップＣＨＰ１の破損を抑制することができる。さらには、例えば、図１３に示すように、枠体ＦＢと半導体チップＣＨＰ１の接触領域は、平面視において、ダイヤフラムＤＦと重ならないようになっている。つまり、本実施の形態１においては、枠体ＦＢと半導体チップＣＨＰ１の接触領域が、ダイヤフラムＤＦが形成された半導体チップＣＨＰ１の厚さの薄い領域に形成されているのではなく、その他の半導体チップＣＨＰ１の厚さの厚い領域に形成されている。以上のことから、本実施の形態１によれば、枠体ＦＢと半導体チップＣＨＰ１との接触面積の増大に起因してクランプ力の分散される点と、接触領域が半導体チップＣＨＰ１の厚さの厚い領域に形成されている点の相乗効果により、半導体チップＣＨＰ１の破損を効果的に抑制することができる。
【０１３４】
（４）また、上述したように、図１４に示す関連技術においては、シール部ＳＬと半導体チップＣＨＰ１の接触領域が小さいことから、注入された樹脂が流量検出部ＦＤＵを囲む第１空間ＳＰ１（密閉空間）に漏れ込むおそれが高まる。
【０１３５】
これに対し、本実施の形態１では、枠体ＦＢと半導体チップＣＨＰ１の接触面積が大きくなっていることから、流量検出部ＦＤＵを囲む第１空間ＳＰ１（密閉空間）に漏れ込むおそれを低減することができる。
【０１３６】
以上のように、本実施の形態１によれば、流量検出部ＦＤＵの高さよりも高さが高く、かつ、半導体チップＣＨＰ１よりも弾性係数が小さい枠体ＦＢを使用することにより、上述した（１）〜（４）に示す有用性を得ることができる。
【０１３７】
＜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４に示すように、枠体ＦＢが壁部ＷＰを有している例について説明したが、本変形例１では、枠体ＦＢに壁部ＷＰが設けられていない例について説明する。
【０１３８】
図１５（ａ）は、本変形例１における流量センサＦＳ１を示す平面図である。また、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図１５（ｃ）は、図１５（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【０１３９】
図１５（ｂ）および図１５（ｃ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１上に配置されている枠体ＦＢには、壁部が形成されていない。このように壁部が形成されていない枠体ＦＢを使用する場合であっても、枠体ＦＢの高さが流量検出部ＦＤＵの高さよりも高く、かつ、枠体ＦＢの弾性係数が半導体チップＣＨＰ１よりも小さければ、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１４０】
ただし、本変形例１における枠体ＦＢにおいては、壁部による位置決め精度の向上を図りにくくなることから、半導体チップＣＨＰ１上に枠体ＦＢを確実に固定する観点から、本変形例１における枠体ＦＢは、半導体チップＣＨＰ１と接着されていることが望ましい。このとき、枠体ＦＢと半導体チップＣＨＰ１との接着は、例えば、接着材を使用することもできるし、接着作用を有する材料から枠体ＦＢを構成するようにしてもよい。
【０１４１】
また、例えば、枠体ＦＢの外形寸法が半導体チップＣＨＰ１の外形寸法よりも大きい場合には、樹脂封止工程（モールド工程）における樹脂圧力によって、枠体ＦＢの位置がずれる場合がある。そこで、例えば、枠体ＦＢの外形寸法は、半導体チップＣＨＰ１の外形寸法よりも小さいことが望ましい。言い換えれば、平面視において、枠体ＦＢが半導体チップＣＨＰ１に内包されるように形成されていることが望ましいということができる。更に言い換えれば、枠体ＦＢは、半導体チップＣＨＰ１の上面の投影面よりも外形寸法が小さいということもできる。このように構成することにより、樹脂封止工程における樹脂圧力に起因する枠体ＦＢの位置ずれを抑制することができる。
【０１４２】
図１６は、本変形例１における流量センサの一断面を示す図である。図１６に示すように、枠体ＦＢが半導体チップＣＨＰ１に内包されていることがわかる。具体的には、図１６において、半導体チップＣＨＰ１の幅をＬ１、枠体の幅をＬ２とした場合、Ｌ１＞Ｌ２の関係があらゆる断面において成立している場合に、枠体ＦＢが半導体チップＣＨＰ１に内包されているということができる。
【０１４３】
＜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５（ｂ）や図５（ｃ）に示すように、チップ搭載部ＴＡＢ１上に接着材ＡＤＨ１を介して搭載した半導体チップＣＨＰ１上に枠体ＦＢ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。
【０１４４】
図１７は、本変形例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１８は、図１７のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図１９は、図１７のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【０１４５】
図１７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。
【０１４６】
具体的に、図１８や図１９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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
このように構成されている変形例２における流量センサＦＳ１においても、例えば、図１７〜図１９に示すように、半導体チップＣＨＰ１上に枠体ＦＢが配置されている。そして、枠体ＦＢの内部には、開口部ＯＰ（ＦＢ）が形成されており、この開口部ＯＰ（ＦＢ）から半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵが露出している。本変形例２においても、枠体ＦＢの高さを流量検出部ＦＤＵの高さよりも高くし、かつ、枠体ＦＢの弾性係数を半導体チップＣＨＰ１よりも小さくすることにより、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１５１】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、例えば、図５（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が、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。
【０１５２】
＜実施の形態２における流量センサの実装構成＞
図２０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、樹脂で封止する前の構成を示す図である。特に、図２０（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２０（ｂ）は、図２０（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図２０（ｃ）は、図２０（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。また、図２０（ｄ）は半導体チップＣＨＰ１の裏面を示す平面図である。
【０１５３】
まず、図２０（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、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が搭載されている。
【０１５４】
半導体チップＣＨＰ１は、長方形形状をしており、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ＷＬ１Ａが半導体チップＣＨＰ１上に形成されており、この配線ＷＬ１Ａは、半導体チップＣＨＰ１に形成された制御部ＣＵと接続されている。この制御部ＣＵ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。そして、制御部ＣＵは、半導体チップＣＨＰ１の長辺に沿って形成された複数のパッドＰＤ１やパッドＰＤ２と配線ＷＬ１Ｂで接続されている。すなわち、流量検出部ＦＤＵと制御部ＣＵとは配線ＷＬ１Ａで接続され、制御部ＣＵは、配線ＷＬ１ＢによってパッドＰＤ１、パッドＰＤ２と接続されていることになる。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。一方、パッドＰＤ２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Ｗ２を介して接続されている。なお、半導体チップＣＨＰ１の最外表面（素子形成面）には、接着する樹脂との応力緩衝機能、表面保護機能、あるいは、絶縁保護機能などを目的としてポリイミド膜が形成されていても良いものとする。
【０１５５】
リードＬＤ１およびリードＬＤ２は、気体の流れるＹ方向と直交するＸ方向に延在するように配置されており、外部回路との入出力を行なう機能を有している。一方、リードフレームＬＦのＹ方向に沿って、突出リードＰＬＤが形成されている。この突出リードＰＬＤは、チップ搭載部ＴＡＢ１と接続されているが、半導体チップＣＨＰ１に形成されているパッドＰＤ１、ＰＤ２とは接続されていない。つまり、突出リードＰＬＤは、上述した入出力端子として機能するリードＬＤ１やリードＬＤ２とは異なる。
【０１５６】
ここで、本実施の形態２においては、長方形形状した半導体チップＣＨＰ１の長辺が気体の流れる方向（矢印方向、Ｙ方向）に並行するように、チップ搭載部ＴＡＢ１上に半導体チップＣＨＰ１が搭載されている。そして、半導体チップＣＨＰ１の長辺には、長辺方向に沿って複数のパッドＰＤ１、ＰＤ２が配置されている。これらの複数のパッドＰＤ１のそれぞれと、複数のリードＬＤ１のそれぞれが、半導体チップＣＨＰ１の長辺を跨ぐように配置された複数のワイヤＷ１で接続されている。同様に、複数のパッドＰＤ２のそれぞれと、複数のリードＬＤ２のそれぞれが、半導体チップＣＨＰ１の長辺を跨ぐように配置された複数のワイヤＷ２で接続されている。このように長方形形状の半導体チップＣＨＰ１の長辺に沿って複数のパッドＰＤ１、ＰＤ２を配置しているので、半導体チップＣＨＰ１の短辺方向に複数のパッドＰＤ１、ＰＤ２を配置する場合に比べて、多くのパッドＰＤ１、ＰＤ２を半導体チップＣＨＰ１に形成することができる。特に、本実施の形態２では、半導体チップＣＨＰ１に制御部ＣＵだけでなく流量検出部ＦＤＵも一緒に形成されているので、多数のパッドＰＤ１、ＰＤ２を長辺方向に並べることにより、半導体チップＣＨＰ１上の領域を有効活用することができる。
【０１５７】
さらに、本実施の形態２においては、半導体チップＣＨＰ１の一部上に枠体ＦＢが形成されている。この枠体ＦＢは、例えば、矩形形状をしており、内部に開口部ＯＰ（ＦＢ）が形成されている。この枠体ＦＢは、開口部ＯＰ（ＦＢ）から半導体チップＣＨＰ１の主面上に形成された流量検出部ＦＤＵが露出するように配置されており、かつ、枠体ＦＢの外側に半導体チップＣＨＰ１に形成されている複数のパッドＰＤ１が露出するように配置されている。
【０１５８】
続いて、図２０（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。
【０１５９】
さらに、図２０（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、パッドＰＤ１やパッドＰＤ２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。同様に、パッドＰＤ２は、リードフレームＬＦに形成されたリードＬＤ２とワイヤＷ２を介して接続されている。そして、半導体チップＣＨＰ１上に枠体ＦＢが配置されている。この枠体ＦＢには、開口部ＯＰ（ＦＢ）が形成されており、この開口部ＯＰ（ＦＢ）から流量検出部ＦＤＵが露出している。
【０１６０】
また、図２０（ｃ）に示すように、リードフレームＬＦにはチップ搭載部ＴＡＢ１と突出リードＰＬＤが形成されており、チップ搭載部ＴＡＢ１と突出リードＰＬＤは一体的に形成されている。このチップ搭載部ＴＡＢ１上には、接着材ＡＤＨ１によって半導体チップＣＨＰ１が接着している。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。また、半導体チップＣＨＰ１の表面には、流量検出部ＦＤＵと並ぶように制御部ＣＵが形成されている。同様に、半導体チップＣＨＰ１上に枠体ＦＢが配置されている。この枠体ＦＢには、開口部ＯＰ（ＦＢ）が形成されており、この開口部ＯＰ（ＦＢ）から流量検出部ＦＤＵが露出している。
【０１６１】
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。
【０１６２】
例えば、半導体チップＣＨＰ１とチップ搭載部ＴＡＢ１の接着は、図２０（ｄ）に示すように接着材ＡＤＨ１を塗布することにより行うことができる。図２０（ｄ）は、半導体チップＣＨＰ１の裏面を示す平面図である。図２０（ｄ）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２０（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。
【０１６３】
本実施の形態２における流量センサＦＳ２において、樹脂で封止する前の流量センサＦＳ２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ＦＳ２の実装構成について説明する。
【０１６４】
図２１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２１（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２１（ｂ）は、図２１（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図２１（ｃ）は、図２１（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【０１６５】
本実施の形態２における流量センサＦＳ２でも、図２１（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を枠体ＦＢに形成されている開口部ＯＰ（ＦＢ）から露出した状態で、半導体チップＣＨＰ１の一部が樹脂ＭＲで覆われた構造をしている。つまり、本実施の形態２では、流量検出部ＦＤＵが形成されている領域および枠体ＦＢが搭載されている領域を除く半導体チップＣＨＰ１の領域を一括して樹脂ＭＲで封止している。
【０１６６】
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の一部を樹脂ＭＲで封止することができるのである。このことは、本実施の形態２における流量センサＦＳ２によれば、各流量センサＦＳ２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。
【０１６７】
この結果、本実施の形態２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ＦＳ２で一致させることができるため、各流量センサＦＳ２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。
【０１６８】
続いて、本実施の形態２における流量センサＦＳ２でも、図２１（ａ）に示すように、露出している流量検出部ＦＤＵを囲んだ両側における枠体ＦＢの高さ、あるいは、樹脂ＭＲ（封止体）の高さが、流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の表面の高さよりも高くなっている。つまり、露出している流量検出部ＦＤＵは、周囲を枠体ＦＢで囲まれ、かつ、流量検出部ＦＤＵを囲む枠体ＦＢの高さが流量検出部ＦＤＵの高さよりも高くなっている。このように構成されている本実施の形態２によれば、部品の取り付け組み立て時などに部品が露出している流量検出部ＦＤＵにぶつかることを防止できるので、流量検出部ＦＤＵを形成した半導体チップＣＨＰ１の破損を防止できる。すなわち、露出している流量検出部ＦＤＵの高さよりも流量検出部ＦＤＵを囲んでいる枠体ＦＢの高さが高くなっている。このため、部品が接触する際、まず、高さの高い枠体ＦＢに接触するので、高さの低い流量検出部ＦＤＵを含む半導体チップＣＨＰ１の露出面（ＸＹ面）が部品に接触して、半導体チップＣＨＰ１が破損することを防止できる。
【０１６９】
特に、本実施の形態２では、半導体チップＣＨＰ１の一部上に枠体ＦＢが配置されており、この枠体ＦＢの弾性係数が半導体チップＣＨＰ１の弾性係数よりも小さくなっている。言い換えれば、枠体ＦＢは、半導体チップＣＨＰ１よりも硬さの柔らかい材料から構成されている。したがって、部品が枠体ＦＢに接触した場合、比較的硬さの柔らかな枠体ＦＢの変形で衝撃を吸収することができるため、枠体ＦＢの下に配置されている半導体チップＣＨＰ１に衝撃が伝達されることを抑制することができ、これによって、半導体チップＣＨＰ１の破損を効果的に防止することができる。
【０１７０】
なお、本実施の形態２でも、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２１（ｂ）および図２１（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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
以上のようにして、本実施の形態２における流量センサＦＳ２が実装構成されているが、実際の流量センサＦＳ２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２２は、ダムバーＤＭを除去した後の流量センサＦＳ２の実装構成を示す平面図である。図２２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ＬＤ１およびリードＬＤ２から独立して取り出すことができることがわかる。
【０１７３】
＜本実施の形態２における流量センサの製造方法＞
本実施の形態２における流量センサＦＳ２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２３〜図２６を参照しながら説明する。図２３〜図２６は、図２１（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。
【０１７４】
まず、図２３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、突出リードＰＬＤが一体的に形成されており、チップ搭載部ＴＡＢ１の底部に開口部ＯＰ１が形成されている。
【０１７５】
続いて、図２４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、制御部ＣＵ、配線（図示せず）およびパッド（図示せず）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。
【０１７６】
次に、半導体チップＣＨＰ１に形成されているパッド（図示されず）と、リードフレームＬＦに形成されているリード（図示されず）とをワイヤ（図示されず）で接続する（ワイヤボンディング）。ワイヤ（図示されず）は、例えば、金線から形成される。
【０１７７】
その後、半導体チップＣＨＰ１上に枠体ＦＢを搭載する。具体的に、枠体ＦＢは、内部に形成された開口部ＯＰ（ＦＢ）内に、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵが内包され、かつ、枠体ＦＢの外側に半導体チップＣＨＰ１に形成されている制御部ＣＵが配置されるように搭載される。これにより、流量検出部ＦＤＵおよび制御部ＣＵを露出させながら、枠体ＦＢを半導体チップＣＨＰ１上に搭載することができる。
【０１７８】
次に、図２５に示すように、枠体ＦＢを搭載した半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦに対し、弾性体フィルムＬＡＦを介在させながら上金型ＵＭと下金型ＢＭで第２空間（キャビティ）を形成して挟み込む。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、制御部ＣＵが形成されている近傍領域における半導体チップＣＨＰ１の表面、ワイヤ（図示されず）、突出リードＰＬＤの一部を樹脂ＭＲで封止する。
【０１７９】
このような本実施の形態２における流量センサＦＳ２の製造方法でも、例えば、図２５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の高さよりも高い枠体ＦＢに弾性体フィルムＬＡＦを介して上金型ＵＭを押し当てながら、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦを下金型ＢＭと上金型ＵＭで挟み込んでいる。
【０１８０】
これにより、本実施の形態２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囲む第１空間ＳＰ１（密閉空間）を確保しながら、例えば制御部形成領域に代表される半導体チップＣＨＰ１の表面領域を封止することができる。すなわち、本実施の形態２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、制御部形成領域に代表される半導体チップＣＨＰ１の表面領域を封止することができる。
【０１８１】
さらに、本実施の形態２における流量センサＦＳ２の製造方法においても、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を搭載したリードフレームＬＦと上金型ＵＭとの間に枠体ＦＢと弾性体フィルムＬＡＦを介在させている。
【０１８２】
これにより、部品の実装バラツキが存在する場合であっても、半導体チップＣＨＰ１よりも弾性係数の小さい枠体ＦＢの厚さ方向（Ｚ方向）の変形によって、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、本実施の形態２によれば、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。
【０１８３】
その後、図２６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２における流量センサＦＳ２を製造することができる。このようにして製造された本実施の形態２における流量センサＦＳ２においても、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１８４】
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。
【０１８５】
なお、前記実施の形態で説明した流量センサは、流量検出部ＦＤＵを形成した半導体チップＣＨＰ１の表面（上面）の一部にポリイミド膜、窒化シリコン膜、ポリシリコン膜、ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4）を原料とした酸化シリコン膜などの膜を形成してもよい。これにより、樹脂と密着する半導体チップＣＨＰ１の表面の一部において、接着強度の向上を図ることができる。
【０１８６】
ポリイミド膜は、例えば、半導体チップＣＨＰ１への塗布によって形成し、必要に応じてフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を施すことによりパターニングすることができる。窒化シリコン膜、ポリシリコン膜、酸化シリコン膜は、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法などに代表される化学気相成長法、化学気相蒸着法、化学蒸着法、物理気相成長法、あるいは、物理蒸着法によって形成することができる。
【０１８７】
半導体チップＣＨＰ１上に形成されたこれらの膜は、半導体チップＣＨＰ１を構成するシリコン（Ｓｉ）上に形成される酸化シリコン膜の膜厚増加を防止して、樹脂ＭＲと半導体チップＣＨＰ１の接着性を向上させることができる。
【０１８８】
これらの膜は、樹脂ＭＲで覆われる半導体チップＣＨＰ１の少なくとも一部に成膜されていればよい。
【０１８９】
また、ポリイミド膜、窒化シリコン膜、ポリシリコン膜、ＴＥＯＳを原料とした酸化シリコン膜などの膜厚は、約１μｍ〜約１２０μｍを想定しているが、この膜厚に限定されるものではなく、半導体チップＣＨＰ１の表面領域のうち、樹脂ＭＲで覆われる領域に、これらの膜が形成されていればよい。
【０１９０】
上述した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。
【０１９１】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１９２】
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。
【符号の説明】
【０１９３】
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
ＣＨＰ１  半導体チップ
ＣＨＰ２  半導体チップ
ＣＵ  制御部
ＤＦ  ダイヤフラム
ＤＭ  ダムバー
ＦＢ  枠体
ＦＤＵ  流量検出部
ＦＰ  枠部
ＦＳ１  流量センサ
ＦＳ２  流量センサ
ＨＣＢ  ヒータ制御ブリッジ
ＨＲ  発熱抵抗体
ＩＰ１  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
ＯＰ（ＦＢ）  開口部
ＰＤ１  パッド
ＰＤ２  パッド
ＰＤ３  パッド
ＰＬＤ  突出リード
ＰＬＴ  板状構造体
ＰＳ  電源
Ｑ  気体流量
Ｒ１  抵抗体
Ｒ２  抵抗体
Ｒ３  抵抗体
Ｒ４  抵抗体
ＳＬ  シール部
ＳＰ１  第１空間
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
Ｗ１  ワイヤ
Ｗ２  ワイヤ
Ｗ３  ワイヤ
ＷＬ１  配線
ＷＬ１Ａ  配線
ＷＬ１Ｂ  配線
ＷＰ  壁部
【図１】
0006045644.tif 000002
【図２】
0006045644.tif 000003
【図３】
0006045644.tif 000004
【図４】
0006045644.tif 000005
【図５】
0006045644.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
0006045644.tif 000009
【図９】
0006045644.tif 000010
【図１０】
0006045644.tif 000011
【図１１】
0006045644.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0006045644.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0006045644.tif 000017
【図１７】
0006045644.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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