(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞部と、前記空洞部上に形成された薄肉部と、前記薄肉部における前記空洞部とは反対側に形成された検出面とを有する流量検出チップと、
前記流量検出チップを支持するものであって、前記流量検出チップが搭載される搭載面と、前記流量検出チップの周囲に前記搭載面から突出して設けられた前記検出面と同じ高さの囲い部とを含む支持部材と、
前記流量検出チップにおける前記検出面の裏面と前記支持部材における前記搭載面との間に配置され、前記裏面と前記搭載面とに夫々接着することで該流量検出チップと該支持部材とを固定する接着シートと、を備え、
前記接着シートには、前記空洞部に対向する領域とその周囲に前記支持部材と接着しない領域である非接着領域が設けられるとともに、該非接着領域以外の領域に前記支持部材と接着する接着領域が設けられていることを特徴とする流量センサ。
【請求項２】
前記接着シートは、前記流量検出チップの前記裏面に接着し、前記空洞部を塞ぐことを特徴とする特徴とする請求項１に記載の流量センサ。
【請求項３】
前記非接着領域は、前記接着シートに設けられるものであり、
前記接着シートは、光の照射によって接着力が低下する光反応性のある材料からなり、前記非接着領域と前記流量検出チップとの間には遮光板を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の流量センサ。
【請求項４】
前記非接着領域は、前記接着シートに設けられるものであり、
前記接着シートの前記非接着領域は、光の照射によって接着力が低下する光反応性のある材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の流量センサ。
【請求項５】
前記接着領域は、前記接着シートに設けられるものであり、
前記接着シートの前記接着領域は、光の照射によって接着力が低下しない光反応性がない材料からなることを特徴とする請求項４に記載の流量センサ。
【請求項６】
前記支持部材は、モールド樹脂からなるものであり、
前記支持部材の前記搭載面は、前記流量検出チップに対向する領域における、前記空洞部に対向する領域とその周囲以外のみに、洗浄された洗浄部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流量センサ。
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体式の流量センサの一例として特許文献１に示されるものがある。
【０００３】
特許文献１に示される流量センサは、半導体基板に形成した測温抵抗体と半導体基板に設けた空洞上に形成した発熱抵抗体とを含む測定部位を有する半導体センサ素子と、測温抵抗体の温度に対して所定の温度だけ高くするよう発熱抵抗体に加熱電流を流す制御を実行し空気流量を表わす空気流量信号を得る制御回路と、空気流量信号を外部に出力するターミナルとを備え、ターミナルを形成するターミナル素材にて半導体センサ素子の空洞を塞ぎつつ支持するものである。
【０００４】
この半導体センサ素子を支持する部分は、平面状のリードがパターンニング又は型抜きされた後に型押しされて、半導体センサ素子の片端面及び両側面を位置決めするように、垂直方向に折り曲げられて形成される。
【特許文献１】特許第３３２８５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述の特許文献１に示される流量センサは、半導体センサ素子の表面（検出面）と半導体センサ素子を支持するリードの端面（折り曲げられた部分の上面）とが平坦になるように考慮されていない。したがって、半導体センサ素子の表面（検出面）とリードの端面との間に段差ができる可能性がある。このような段差ができると流体の流れに乱れが生じるため、半導体センサ素子の検出精度は低下するという問題がある、
そこで、接着シートを介して半導体センサ素子を支持部に搭載する。そして、この接着シートの厚みを調整することによって、上述のような段差をなくすことが考えられる。
【０００６】
しかしながら、支持部と半導体センサ素子とは、熱膨張率差があるので、支持部が熱膨張した際に、その応力が半導体センサ素子に伝わり、検出精度が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、検出精度の低下を抑制することができる流量センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１に記載の流量センサは、
空洞部と、空洞部上に形成された薄肉部と、薄肉部における空洞部とは反対側に形成された検出面とを有する流量検出チップと、
流量検出チップを支持するものであって、流量検出チップが搭載される搭載面と、流量検出チップの周囲に搭載面から突出して設けられた検出面と同じ高さの囲い部とを含む支持部材と、
流量検出チップにおける検出面の裏面と支持部材における搭載面との間に配置され、裏面と搭載面とに夫々接着することで流量検出チップと支持部材とを固定する接着シートと、を備え、
接着シートには、空洞部に対向する領域とその周囲に支持部材と接着しない領域である非接着領域が設けられるとともに、非接着領域以外の領域に支持部材と接着する接着領域が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
このように、流量検出チップと支持部材とを接着シートで固定する場合、接着シートの厚みを調整することによって、流量検出部が形成された面と囲い部とを同じ高さにすることができる。また、接着シートと支持部材とは、少なくとも一部に接着しない領域を設けることによって、支持部材と流量検出チップとの熱膨張率差による応力が流量検出チップに伝わりにくくできる。したがって、支持部材からの応力によって生じる検出精度の低下を抑制することができる。
【００１０】
また、このように、接着シートは、流量検出チップと支持部材とを接着する接着領域と、支持部材と接着しない領域である非接着領域とを含む。
【００１１】
このようにすることによって、接着シートと支持部材との間に少なくとも一部に接着しない領域を設けることができる。
【００１２】
また、このように、接着シートの非接着領域は、空洞部に対向する領域とその周囲とする。
【００１３】
このようにすることによって、応力が薄肉部へ伝わりにくくすることができるので、検出精度の低下をより一層抑制することができる。
【００１４】
また、薄肉部は、基板の流量検出部が形成された面の裏面からエッチングなどで凹部（空洞部）を形成することによって構成されたメンブレン状のものがある。このような場合、請求項２に示すように、接着シートは、流量検出チップの裏面に接着し、空洞部を塞ぐようにしてもよい。このように空洞部を接着シートで塞ぐことによって、空洞部に異物が侵入するのを防止することができる。
【００１５】
また、請求項３に示すように、非接着領域は、接着シートに設けられるものであり、接着シートは、光の照射によって接着力が低下する光反応性のある材料からなり、非接着領域と流量検出チップとの間には遮光板を備えるようにしてもよい。
【００１６】
このようにすることによって、接着シートの一方の面は、流量検出チップと全面で接着し、一方の面は、支持部材と一部で接着するようにできる。また、このようにすることによって、容易に薄肉部を接着シートで塞ぐことができる。
【００１７】
また、請求項４に示すように、非接着領域は、接着シートに設けられるものであり、接着シートの少なくとも非接着領域は、光の照射によって接着力が低下する光反応性のある材料からなるようにしてもよい。
【００１８】
このようにすることによって、光を照射するだけで容易に非接着領域を形成することができるので好ましい。
【００１９】
また、請求項５に示すように、接着領域は、接着シートに設けられるものであり、接着シートの接着領域は、光の照射によって接着力が低下しない光反応性がない材料からなるようにしてもよい。
【００２０】
また、支持部材は、請求項６に示すように、モールド樹脂によって構成することができる。しかしながら、モールド樹脂の場合は、モールド成型しただけの状態では接着シートが接着しにくいものである。そこで。請求項６に示すように、支持部材の搭載面は、流量検出チップに対向する領域における、空洞部に対向する領域とその周囲以外のみに、洗浄された洗浄部が設けられるようにしてもよい。このように、接着シートと接着する領域が洗浄された洗浄部とすることによって、容易に少なくとも一部に接着しない領域とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における流量センサの概略構成を示す平面図である。図２は、図１のII-II断面図である。図３は、図１のIII-III断面図である。図４は、本発明の第１の実施の形態における流量センサの特徴部分を示す部分断面図である。
【００２３】
図１〜図３に示すように、本実施形態における流量センサ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と、流量検出チップ１０の入出力を制御する回路チップ４０と、回路チップ４０と電気的に接続されると共に外部と接続されるリード３０と、少なくとも流量検出チップ１０を搭載する支持部材２０と、流量検出チップ１０の一部、回路チップ４０、及びリード３０の一部を一体的に被覆するモールド材８０とにより構成される。
【００２４】
尚、図１、図２において、符号５０は、流量検出チップ１０の電極としてのパッド部（図示省略）と回路チップ４０の電極としてのパッド部（図示省略）とを電気的に接続するボンディングワイヤ（以下、単にワイヤとも称する）を示している。また、符号６０は、回路チップ４０の電極としてのパッド部（図示省略）とリード３０とを電気的に接続するボンディングワイヤ（以下、単にワイヤとも称する）を示している。
【００２５】
流量検出チップ１０は、例えばシリコン半導体基板からなり流量検出部を備える。この流量検出部は、半導体基板をエッチングして空洞部１３を形成することにより、空洞部１３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）１１と、薄肉部１１における流量検出部形成面１２（以下、検出面とも称する）に形成されたヒータとを有している。
【００２６】
薄肉部１１は、基板に比べて非常に薄く形成されているため、薄肉部１１の熱容量は低く抑えられ、薄肉部１１では基板との熱的な絶縁が確保される。また、薄肉部１１には、空気流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が形成されている。このヒータを挟むようにして、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が、薄肉部１１の周りの基板上に形成されている。
【００２７】
ヒータは、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、上流側のヒータと上流側の感温部との温度差、及び、下流側のヒータと下流側の感温部との温度差に基づき、各ヒータに供給される電流量が制御される。
【００２８】
支持部材２０は、流量検出チップ１０と回路チップ４０とが搭載されている。この支持部材２０は、モールド樹脂にて形成されており、リード３０が一体成型される。支持部材２０は、流量検出チップ１０及び回路チップ４０が搭載される搭載部２１ｂと、流量検出チップ１０を囲う囲い部２１ａとを備える。囲い部２１ａは、搭載部２１ｂの搭載面２３から突出した部位であり、流量検出チップ１０の外形とほぼ同一寸法のほぼコ字形状をなすものである。なお、回路チップ４０を搭載する部位は、リード３０と同一の材料から部材をリード３０と共に一体成型するようにしてもよい。
【００２９】
流量検出チップ１０は、検出面１２の裏面を下にして（検出面１２の裏面と搭載面２３とが対向するようにして）、接着シート７０を介して囲い部２１ａに囲まれた領域に搭載されている。このように、流量検出チップ１０は、空洞部１３が支持部材２０にて塞がれるので、空洞部１３が被測定流体である空気に直接晒されることがない。したがって、空洞部１３の下部に支持部材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。なお、この接着シート７０は、光（赤外線、紫外線、プラズマなど）に反応して接着力が低下もしくはなくなる材料からのなるものである。
【００３０】
また、この搭載状態では、流量検出チップ１０の検出面１２と支持部材２０（囲い部２１ａ）の端面２２とがほぼ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２０との段差により発生する乱流の影響を低減している。
【００３１】
本実施の形態においては、後ほど説明するように、接着シート７０を加熱しながら潰すことによって、流量検出チップ１０の検出面１２と支持部材２０の端面２２（囲い部２１ａ）とをほぼ同一平面としている。つまり、接着シート７０の厚みで検出面１２と端面２２との高さを調節している。したがって、接着シート７０は、支持部材２０上で流量検出チップ１０が乗せられた状態（加熱しながら潰す前の状態）で、流量検出チップ１０の検出面１２が支持部材２０の端面２２より出っ張る程度厚みが必要である。
【００３２】
接着シート７０は、支持部材２０に対して流量検出チップ１０と接着して固定するものであるが、本実施の形態においては部分的に接着力がないものを採用している。つまり、図４に示すように、接着シート７０は、流量検出チップ１０の薄肉部１１に対応する領域に設けられる非接着領域７１と、それ以外の領域に設けられる接着領域７２とを有するものである。したがって、流量検出チップ１０は、支持部材２０に部分的に接着された状態で搭載されている。なお、この非接着領域７１は、少なくとも空洞部１３に対向する領域とその周囲に設けると好ましい。
【００３３】
このように、本実施の形態においては、流量検出チップ１０と支持部材２０とが部分的にしか接着していないため、支持部材２０の樹脂の熱膨張による応力が流量検出チップ１０の薄肉部１１に伝わるのを抑制することができる。換言すると、流量検出チップ１０を構成する半導体と支持部材２０を構成する樹脂との熱膨張係数差によって生じる応力が流量検出チップ１０の薄肉部１１に伝わるのを抑制することができる。したがって、流量センサ１００の検出精度の低下を抑制することができる。
【００３４】
モールド材８０は、エポキシ樹脂等の電気絶縁材料からなり、支持部材２０に搭載された流量検出チップ１０と回路チップ４０とを一体的に被覆するものである。具体的には、流量検出チップ１０におけるワイヤ５０との接続部を含む一部、回路チップ４０、各ボンディングワイヤ５０，６０、リード３０におけるワイヤ６０との接続部位を含む一部を一体的に被覆している。
【００３５】
ここで、上記構成の流量センサ１００の製造方法の一例について説明する。
【００３６】
まず、支持部材２０の搭載面２３上に接着シート７０を敷く。このとき、搭載面２３における少なくとも接着シート７０に対応する領域は、プラズマなどを照射して洗浄しておく。これによって、接着シート７０が搭載面２３に良好に接着することとなる。通常、モールド樹脂は、モールド成型しただけの状態では接着シートが接着しにくいものである。そこで、このようにプラズマなどを照射して洗浄しておくことによって、接着シート７０が搭載面２３に良好に接着するようにできる。
【００３７】
そして、この接着シート７０上に、流量検出チップ１０を検出面１２の反対面を下にして（検出面１２の反対面が接着シート７０と接触する状態で）載置する。そして、図４に示すように、流量検出チップ１０の検出面１２と支持部材２０の端面２２とがほぼ同一平面となるように、検出面１２側から流量検出チップ１０を治具２００で押し付けながら加熱する。接着シート７０は、潰されながら熱硬化して、流量検出チップ１０と支持部材２０とを接着する。この方法により、流量検出チップ１０の検出面１２と支持部材２０の端面２２とがほぼ同一平面とすることができる。
【００３８】
また、支持部材２０の端部に、回路チップ４０を位置決めし、例えば接着固定する。そして、流量検出チップ１０と回路チップ４０とをワイヤ５０により電気的に接続し、回路チップ４０とリード３０とをワイヤ６０により電気的に接続する。
【００３９】
次に、流量検出チップ１０におけるワイヤ５０との接続部を含む一部、回路チップ４０、各ボンディングワイヤ５０，６０、リード３０におけるワイヤ６０との接続部位を含む一部をモールド材８０によって一体的に被覆する。
【００４０】
その後、図３に示すように、接着シート７０における非接着領域７１の形成予定領域（空洞部１３に対向する領域とその周囲）のみにマスク（図示省略）などを利用して赤外線、紫外線、プラズマなどを選択的に照射することで、接着シート７０の一部に接着力がない非接着領域７１を形成する。このようにして、流量検出チップ１０の薄肉部１１に伝わる支持部材２０からの応力が抑制され、検出精度の低下が抑制された流量センサ１００を製造することができる。
【００４１】
なお、流量検出チップ１０がウエハ状態の時に、接着シート７０を貼り付けてからウエハをカッティングすれば、接着シート７０を支持部材２０に貼り付けるプロセスを省略でき、コスト削減できる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態における流量センサの特徴部分を示す部分断面図である。
【００４３】
第２の実施の形態における流量センサ１００は、上述の第１の実施の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図面に同じ符号を付与して説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。第２の実施の形態において、上述の第１の実施の形態と異なる点は接着シート７０と流量検出チップ１０とは接着させる点である。
【００４４】
図５に示すように、本実施の形態における接着シート７０は、非接着領域とする部分に対応して遮光板７３を挟み込んだものである。したがって、接着シート７０の非接着領域に対応する部分は、遮光板７３によって上下に分離される。換言すると、接着シート７０において非接着領域とする部分に対応する箇所（空洞部１３に対向する領域とその周囲）は、接着シート７０の厚み方向において三層構造をなすものである。
【００４５】
そして、この接着シート７０を用いて流量センサ１００を製造する場合、上述の実施の形態と同様に、接着シート７０における非接着領域の形成予定領域（空洞部１３に対向する領域とその周囲）に対応する領域のみに赤外線、紫外線、プラズマなどを選択的に照射する。この赤外線、紫外線、プラズマなどは、遮光板７３があるため、接着シート７０の遮光板７３と流量検出チップ１０との間には照射されさない。つまり、この赤外線、紫外線、プラズマなどは、接着シート７０の遮光板７３と支持部材２０との間のみに照射される。
【００４６】
したがって、本実施の形態においては、接着シート７０の非接着領域は、遮光板７３と支持部材２０との間に形成される。つまり、接着シート７０の一方の表面は検出面１２の裏面の全面もしくはほぼ全面に接着し、他方の面は支持部材２０の搭載面２３と部分的（遮光板７３に対応する領域以外）に接着する。これによって、空洞部１３は、接着シート７０によって密閉された状態となる。
【００４７】
このようにすることによって、空洞部１３は接着シート７０によって密閉された状態とすることができるので、上述の実施の形態における効果に加えて、空洞部１３へのプリコート材などの異物が侵入するのを防ぐ効果も得られる。
【００４８】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図６は、本発明の第３の実施の形態における流量センサの特徴部分を示す部分断面図である。
【００４９】
第３の実施の形態における流量センサ１００は、上述の第１の実施の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図面に同じ符号を付与して説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。第３の実施の形態において、上述の第１の実施の形態と異なる点は接着シート７０に光反応性がある部材と光反応性がない部材とを設ける点である。
【００５０】
図６に示すように、本実施の形態における接着シート７０は、光反応性のある反応部材７４（赤外線、紫外線、プラズマなどを選択的に照射によって接着力が低下する部材）と光反応性がない部材（赤外線、紫外線、プラズマなどを選択的に照射によって接着力が低下しない部材）とを用いた複合材である。具体的には、接着シート７０は、非接着領域とする部分が光反応性のある反応部材７４からなるものである。また、接着シート７０において、反応部材７４以外の部分は、光反応性のない部材からなる。つまり、接着シート７０は、流量検出チップ１０側、及び支持部材２０側の非接着領域とする部分以外は接着力を有する。換言すると、接着シート７０において非接着領域とする部分に対応する箇所（空洞部１３に対向する領域とその周囲）は、接着シート７０の厚み方向において二層構造をなすものである。
【００５１】
そして、この接着シート７０を用いて流量センサ１００を製造する場合、接着シート７０に赤外線、紫外線、プラズマなどを照射する。この赤外線、紫外線、プラズマなどは、反応部材７４に選択的に照射してもよいし、反応部材７４以外の部分も含む全体に照射してもよい。すると、本実施の形態の接着シート７０は、部分的に反応部材７４を用いているため、反応部材７４と支持部材２０との間だけ接着力が低下する。本実施の形態においては、反応部材７４が非接着領域となる。つまり、接着シート７０の一方の表面は検出面１２の裏面の全面もしくはほぼ全面に接着し、他方の面は支持部材２０の搭載面２３と部分的（反応部材７４以外）に接着する。これによって、支持部材２０と接着シート７０とは部分的に接着し、空洞部１３は接着シート７０によって密閉された状態となる。
【００５２】
このようにすることによって、空洞部１３は接着シート７０によって密閉された状態とすることができるので、上述の実施の形態における効果に加えて、空洞部１３へのプリコート材などの異物が侵入するのを防ぐ効果も得られる。
【００５３】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図７は、本発明の第４の実施の形態における流量センサの特徴部分を示す部分断面図である。
【００５４】
第３の実施の形態における流量センサ１００は、上述の第１の実施の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図面に同じ符号を付与して説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。第３の実施の形態において、上述の第１の実施の形態と異なる点は支持部材２０に部分的に洗浄部２４を設ける点である。
【００５５】
本実施の形態における接着シート７０は、第１の実施の形態と同じものを採用する。この接着シート７０を用いて流量センサ１００を製造する場合、図７に示すように、支持部材２０の搭載面２３において、非接着領域の形成予定領域（空洞部１３に対向する領域とその周囲）以外のみに、予めプラズマ照射などにより表面を洗浄して洗浄部２４を設ける。
【００５６】
その後、支持部材２０の搭載面２３上に接着シート７０を敷く。この接着シート７０上に、流量検出チップ１０を検出面１２の反対面を下にして（検出面１２の反対面が接着シート７０と接触する状態で）載置する。そして、流量検出チップ１０の検出面１２と支持部材２０の端面２２とがほぼ同一平面となるように、検出面１２側から流量検出チップ１０を治具２００で押し付けながら加熱する。接着シート７０は、潰されながら熱硬化して、流量検出チップ１０と支持部材２０とを接着する。
【００５７】
このとき、支持部材２０と接着シート７０は、洗浄部２４のみで接着する。換言すると、接着シート７０と洗浄部２４のみを選択的に接着できる。つまり、搭載面２３の洗浄部２４以外の領域では、接着シート７０と接着しない。これは、支持部材２０は、モールド樹脂にて形成されているため、プラズマ照射などにより表面を洗浄していない領域は接着シート７０が接着しにくいためである。一方、接着シート７０の一方の表面は、検出面１２の裏面の全面もしくはほぼ全面に接着する。これによって、支持部材２０と接着シート７０とは部分的に接着し、空洞部１３は接着シート７０によって密閉された状態となる。
【００５８】
このようにすることによって、空洞部１３は接着シート７０によって密閉された状態とすることができるの、上述の実施の形態にける効果に加えて、空洞部１３へのプリコート材などの異物が侵入するのを防ぐ効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における流量センサの概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のII-II断面図である。
【図３】図１のIII-III断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における流量センサの特徴部分を示す部分断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における流量センサの特徴部分を示す部分断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における流量センサの特徴部分を示す部分断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態における流量センサの特徴部分を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  流量検出チップ、１１  薄肉部、１２  検出面、２０  支持部材、２１ａ  囲い部、２１ｂ  搭載部、２２  端面、２３  搭載面、２４  洗浄部、３０  リード、４０  回路チップ、５０  ワイヤ、６０  ワイヤ、７０  接着シート、７１  非接着領域、７２  接着領域、７３  遮光板、７４  、反応部材、８０  モールド材、１００  流量センサ
【図１】
0005050970.tif 000002
【図２】
0005050970.tif 000003
【図３】
0005050970.tif 000004
【図４】
0005050970.tif 000005
【図５】
0005050970.tif 000006
【図６】
0005050970.tif 000007
【図７】
0005050970.tif 000008