(57)【要約】センサパッケージの薄型化とセンサ素子の検出精度の向上を両立することが可能な、物理量測定装置を提供する。センサパッケージ２０８を備えた物理量測定装置である。センサパッケージ２０８は、リードフレーム２０８ｆと、そのリードフレーム２０８ｆに実装されたセンサ素子である流量センサ２０５と、そのセンサ素子に設けられた薄膜部２０５ｄを露出させた状態でセンサ素子およびリードフレーム２０８ｆの一部を封止する封止部２０８ｒと、を有している。リードフレーム２０８ｆは、薄膜部２０５ｄに臨むセンサ素子の空洞部２０５ｃに連通する通気孔２１１を有している。通気孔２１１の開口面積は、薄膜部２０５ｄの面積以上である。
2020202721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜部を備える半導体素子と、
前記半導体素子が実装されるリードフレームと、
前記薄膜部を露出させるように前記センサ素子および前記リードフレームの少なくとも一部を封止する封止部と、を有し、
前記リードフレームは、前記薄膜部と対向する箇所に形成される孔を有し、
前記孔の開口面積は、前記薄膜部の面積以上であるセンサパッケージ。
【請求項２】
前記孔の開口形状は、前記薄膜部の形状と同一もしくは相似形状である請求項１に記載のセンサパッケージ。
【請求項３】
前記半導体素子と前記リードフレームの間に設けられ、前記リードフレームに接着されるフィルム状の部材を有する請求項２に記載のセンサパッケージ。
【請求項４】
前記フィルム状の部材は、前記リードフレームに形成される孔を覆う部分に孔が形成されている請求項３に記載のセンサパッケージ。
【請求項５】
前記フィルム状の部材に形成される孔の開口面積は、前記リードフレームに形成される孔の開口面積よりも小さい請求項４に記載のセンサパッケージ。
【請求項６】
前記リードフレームの前記半導体素子が実装される面とは反対側の面に接着されるフィルム状の部材と、を備える請求項１乃至５のいずれかに記載のセンサパッケージ。
【請求項７】
前記リードフレームの前記半導体素子が実装される面とは反対側の面に形成される溝と、
前記リードフレームの前記半導体素子が実装される面とは反対側の面に接着されるフィルム状の部材と、前記リードフレームに形成された孔と、の協同により形成される連通通路を備える請求項６に記載のセンサパッケージ。
【請求項８】
前記センサ素子と前記センサ素子実装面側に設けられたフィルム状の部材との間にフィルム状の接着部材を備え、
前記センサ素子実装面側に設けられたフィルム状の部材および前記接着部材は、それぞれ、前記センサ素子の前記空洞部と前記リードフレームに形成された孔とを連通させる貫通孔を備え、
前記フィルム状の部材に設けられた前記貫通孔は、前記接着部材の前記貫通孔の開口の内側に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のセンサパッケージ。
【請求項９】
前記リードフレームに形成された孔の前記開口面積は、前記薄膜部の前記面積よりも大きく、
前記センサパッケージの平面視において、前記薄膜部が前記通気孔の開口の内側に設けられている請求項１に記載のセンサパッケージ。
【請求項１０】
前記空洞部のリードフレーム側の開口端部と、前記孔の開口面積は同一である請求項１または２に記載のセンサパッケージ。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかに記載のセンサパッケージを備えた物理量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱式流量計に関する発明として、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１には、流量センサと流量センサを実装するリードフレームとの線膨張係数差により発生する薄膜部へのひずみを低減するために、中間部材を設ける構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１１９９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンジンのダウンサイジング化、高効率化の要求に伴い、吸気管内に実装される物理量測定装置の低背化（圧損低減）が求められている。特許文献１に記載の技術では、中間部材を設けることにより流量センサパッケージの厚みが厚くなってしまい、物理量測定装置の厚みを低減することに対して検討の余地が残されている。一方で、中間部材を単に廃止した場合には、薄型化は可能であるが、流量センサとリードフレームの線膨張係数差に起因した薄膜部（検出部）の反りにより検出精度が悪化してしまうという課題があった。【０００５】
上記課題に鑑み、本発明の目的は、中間部材を設けずとも検出精度を向上させることが可能なセンサパッケージ並びにそれを用いた物理量測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の流量センサパッケージは、空洞部が形成された半導体基板と該空洞部を覆うように設けられる薄膜部と有する半導体素子と、前記半導体素子が実装されるリードフレームと、前記半導体素子の薄膜部が露出するように設けられた樹脂成型体と、を備え、前記リードフレームは、前記薄膜部と対向する箇所に形成される孔を有し、前記孔の開口面積は、前記薄膜部の面積以上である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の上記一態様によれば、センサパッケージの薄型化とセンサ素子の検出精度の向上を両立することが可能な、物理量測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】物理量測定装置を備えた内燃機関制御システムの一例を示すシステム図。
【図２】本発明の実施形態１に係る物理量測定装置の正面図。
【図３】図２に示す物理量測定装置のカバーを取り外した状態の正面図。
【図４】図３に示す物理量測定装置のセンサパッケージの平面図。
【図５】図４のセンサパッケージの封止部を取り除いた状態を示す平面図。
【図６】図４に示すVI−VI線に沿うセンサパッケージの断面図。
【図７】リードフレームの孔と薄膜部の面積比率と薄膜部の変形量の関係を示す図。
【図８】本発明の実施形態２に係るセンサパッケージの平面図。
【図９】図８のセンサパッケージの封止部を取り除いた状態を示す平面図。
【図１０】図８に示すX−X線に沿うセンサパッケージの断面図。
【図１１ａ】図１０に示す一点鎖線で囲まれたXI(a)部の拡大図。
【図１１ｂ】本発明の実施形態２に係る物理量測定装置の図１１ａに相当する断面図。
【図１２】本発明の実施形態３に係る物理量測定装置の図６に相当する断面図。
【図１３】図１２に示す一点鎖線で囲まれたXIII−XIII部の拡大図。
【図１４】図１３のセンサパッケージの変形例を示す拡大図。
【図１５】図１２から図１４のセンサパッケージの変形例を示す透視平面図。
【図１６】図１５に示すXVI−XVI線に沿うセンサパッケージの断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の物理量測定装置の実施形態を説明する。
【００１０】
図１に示すように、物理量測定装置２０は、エアクリーナ２１を介して取り込まれて主通路２２を流れる吸入空気である被計測気体２の流量、温度、湿度、圧力などの物理量を測定する。物理量測定装置２０は、吸入空気の物理量に応じた電気信号を出力する。物理量測定装置２０の出力信号は制御装置４に入力される。
【００１１】
内燃機関１０の主要な制御量である燃料供給量や点火時期は、いずれも物理量測定装置２０の出力を主パラメータとして演算される。したがって、物理量測定装置２０の測定精度の向上や、経時変化の抑制、信頼性の向上が、車両の制御精度の向上や信頼性の確保に関して重要である。
【００１２】
特に近年、車両の省燃費に関する要望が非常に高く、また排気ガス浄化に関する要望が非常に高い。これらの要望に応えるには、物理量測定装置２０により測定される被計測気体２である吸入空気の物理量の測定精度の向上が極めて重要である。また、物理量測定装置２０が高い信頼性を維持していることも大切である。
【００１３】
物理量測定装置２０が搭載される車両は、比較的に温度や湿度の変化が大きい環境で使用される。物理量測定装置２０は、その使用環境における温度や湿度の変化への対応や、塵埃や汚染物質などへの対応も、考慮されていることが望ましい。また、物理量測定装置２０は、内燃機関１０からの発熱の影響を受ける吸気管に装着される。このため、内燃機関１０の発熱が主通路２２である吸気管を介して物理量測定装置２０に伝わる。物理量測定装置２０は、被計測気体と熱伝達を行うことにより被計測気体の流量を測定するので、外部からの熱の影響をできるだけ抑制することが重要である。
【００１４】
車両に搭載される物理量測定装置２０は、以下で説明するように、単に発明が解決しようとする課題の欄に記載された課題を解決し、発明の効果の欄に記載された効果を奏するだけではない。以下で説明するように、物理量測定装置２０は、上述した様々な課題を十分に考慮し、製品として求められている様々な課題を解決し、種々の効果を奏している。
物理量測定装置２０が解決する具体的な課題や奏する具体的な効果は、以下の実施形態に関する記載の中で説明する。
【００１５】
（実施形態１）
図２から図７を用いて本発明の実施形態１におけるセンサパッケージ２０８とそれを用いた物理量測定装置２０について説明する。なお、図３では、回路基板２０７を封止する封止材の図示を省略している。
【００１６】
図２から図３に示すように、物理量測定装置２０は、主通路２２の通路壁に設けられた取り付け孔から主通路２２の内部に挿入されて利用される。物理量測定装置２０は、ハウジング２０１と、ハウジング２０１に取り付けられるカバー２０２とを備えている。ハウジング２０１は、合成樹脂材料を射出成形することによって構成されている。カバー２０２は、たとえばアルミニウム合金などの導電性材料からなる板状部材であったり、導電性樹脂材料もしくは絶縁性樹脂材料からなる板状部材である。
【００１７】
ハウジング２０１は、主通路２２である吸気ボディに固定されるフランジ２０１ｆと、フランジ２０１ｆから突出して外部機器との電気的な接続を行うために吸気ボディから外部に露出するコネクタ２０１ｃと、フランジ２０１ｆから主通路２２の中心に向かって突出するように延びる計測部２０１ｍを有している。
【００１８】
フランジ２０１ｆは、たとえば、所定の板厚からなる平面視略矩形状を有しており、角部に貫通孔を有している。フランジ２０１ｆは、たとえば、角部の貫通孔に固定ネジが挿通されて主通路２２のネジ穴に螺入されることにより、主通路２２に固定される。
【００１９】
コネクタ２０１ｃは、たとえば、その内部に４本の外部端子と、補正用端子とが設けられている。外部端子は、物理量測定装置２０の計測結果である流量や温度などの物理量を出力するための端子および物理量測定装置２０が動作するための直流電力を供給するための電源端子である。補正用端子は、製造された物理量測定装置２０の計測を行い、それぞれの物理量測定装置２０に関する補正値を求めて、物理量測定装置２０内部のメモリに補正値を記憶するのに使用する端子である。
【００２０】
計測部２０１ｍは、フランジ２０１ｆから主通路２２の中心方向に向かって延びる薄くて長い形状を成し、幅広な正面２２１と背面、および幅狭な一対の側面である上流端面２２３と下流端面２２４を有している。計測部２０１ｍは、たとえば、主通路２２に設けられた取り付け孔から内部に挿入され、フランジ２０１ｆを主通路２２に当接させてねじで主通路２２に固定することで、フランジ２０１ｆを介して主通路２２に固定される。
【００２１】
図３に示すように、ハウジング２０１は、副通路溝２５０を備える。副通路溝２５０は、カバー２０２との協働により、主通路である吸気管を流れる流体の一部を取り込む副通路２３４を形成する。副通路２３４は、計測部２０１ｍの突出方向である計測部２０１ｍの長手方向に沿って延在して設けられている。副通路２３４を形成する副通路溝２５０は、第１副通路溝２５１と、第１副通路溝２５１の途中で分岐する第２副通路溝２５２とを有している。第１副通路２３４ａは第１出口２３２に連通し、第２副通路２３４ｂは第２出口２３３に連通している。流量センサ２０５は、計測部である薄膜部２０５ｄの一面側が第２副通路２３４ｂを流れる流体に曝されるように設けられている。なお、本実施例の副通路形状はこの形状に限定されるものではない。図示は省略するが、たとえば、第２出口２３３を省略し、第１副通路２３４ａの分岐部２３６よりも下流側に第２副通路２３４ｂの下流部２３９を接続させ、第２副通路２３４ｂを第１副通路２３４ａに合流させてもよい。
【００２２】
回路基板２０７は、計測部２０１ｍの短手方向一方側に設けられた回路室２３５に収容されている。回路基板２０７は、計測部２０１ｍの長手方向に沿って延在する長方形の形状を有しており、その表面には、流量センサ２０５を有するセンサパッケージ２０８と、圧力センサ２０４と、温湿度センサ２０６と、吸気温度センサ２０３とが実装されている。
【００２３】
回路基板２０７に必要とされるセンサを実装することにより、同一の構造により様々なセンサの実装パターンに対して共通して利用可能である。
【００２４】
センサパッケージ２０８は、回路基板２０７に実装され、先端部に流量センサ２０５が設けられている。センサパッケージ２０８の先端部は、回路基板２０７の長手方向の中央位置で、回路基板２０７から第２副通路２３４ｂ内に突出した状態で実装されている。これにより、センサパッケージ２０８の先端部に設けられた流量センサ２０５が、第２副通路２３４ｂ内に配置されている。センサパッケージ２０８は、副通路２３４と回路室２３５との間に亘って配置されている。なお、センサパッケージ２０８の実装構造は、本構造に限られるものではなく、ハウジング２０１に直接実装されていてもよい。また、回路基板２０７は必須の構造ではなく、圧力、湿度の計測が不要であるなら、センサパッケージ２０８のみをハウジング２０１に実装してもよい。
【００２５】
以下、図４から図７を用いて、本実施形態のセンサパッケージ２０８の構成を詳細に説明する。
【００２６】
センサパッケージ２０８は、流量センサ２０５と、リードフレーム２０８ｆと、封止部２０８ｒと、を少なくとも有している。また、センサパッケージ２０８は、たとえば、電子部品２０８ｅと、接着部材２０８ｄと、通路形成部材２０８ｐのうち、いずれか一以上を有することができる。
【００２７】
流量センサ２０５は、リードフレーム２０８ｆに実装された半導体素子である。流量センサ２０５は、たとえば、制御回路が形成されるＬＳＩなどの電子部品２０８ｅによって駆動される。なお、本実施例では、流量センサ２０５と電子部品２０８ｅとを別の半導体素子で構成する例を示したが、これに限定されるものではない。流量センサ２０５に制御回路を一体に形成した構成であってもよい。
【００２８】
流量センサ２０５は、リードフレーム２０８ｆの一方の面の上に配置されている。より具体的には、流量センサ２０５は、接着部材２０８ｄを介してリードフレーム２０８ｆに接着されている。流量センサ２０５は、シリコン（Ｓｉ）などの半導体を素材とする半導体基板２０５ｓと、この半導体基板２０５ｓに絶縁膜や配線膜を積層して形成される積層部と、半導体基板２０５ｓに形成された空洞部２０５ｃと、積層部のうち空洞部を覆うように設けられる領域である薄膜部２０５ｄ（薄肉部、メンブレン、ダイアフラム）と、を備えている。図時は省略するが、薄膜部２０５ｄには発熱部と発熱部の上下流に設けられる感温部が形成されており、流体が流れることによる温度変化を読み取ることで流量を測定している。感温部の例として、感温抵抗体や熱電対、サーモパイル等があげられる。配線膜の例としては、ポリシリコン、単結晶シリコン、モリブデン、白金等があげられる。
なお、薄膜部２０５ｄを備える半導体素子の例として熱式の流量センサ２０５を例に説明したが、流量センサに限定されるものではない。薄膜部２０５ｄを有する半導体素子の例としては、湿度を計測する熱式の湿度センサであったり、圧力を計測する圧力センサであってもよい。薄膜部２０５ｄは積層部である例を示したが、半導体基板２０５ｓで構成されたものであってもよい。すなわち、薄膜部２０５ｄは、被計測媒体の物理量を測定するための計測部である。なお、熱式のセンサの場合、温度分布を形成するために熱絶縁性を高くする必要があり、薄膜部２０５ｄの厚みが非常に薄くなるため、本発明が解決しようとする課題が顕著に表れる。
【００２９】
薄膜部２０５ｄは、ウェットエッチングやドライエッチング処理等により半導体基板２０５ｓの裏面側の一部を除去することにより設けられる凹状の空洞部２０５ｃを形成することにより設けられる。凹部の底部は積層部の一部が形成している。薄膜部２０５ｄおよび空洞部２０５ｃの平面形状は、正方形や長方形といった矩形である。
【００３０】
空洞部２０５ｃは、リードフレーム２０８ｆに対向する半導体素子の一方の面に開口した半導体素子の凹部であり、その底部に薄膜部２０５ｄが設けられている。空洞部２０５ｃの側壁は、半導体基板２０５ｓの厚さ方向（言い換えると半導体素子の積層部が形成される面に垂直な方向）に対して傾斜している。
【００３１】
より具体的には、空洞部２０５ｃの側壁は、薄膜部２０５ｄからリードフレーム２０８ｆへ近づくにしたがって、薄膜部２０５ｄの外縁から外側へ向けて遠ざかるように傾斜している。これにより、半導体基板２０５ｓの裏面（言い換えると、リードフレーム２０８ｆに対向する一方の面）に開口する空洞部２０５ｃの開口面積は、薄膜部２０５ｄの面積よりも大きくなっている。なお、空洞部２０５ｃの側壁は、薄膜部２０５ｄの厚さ方向に平行であってもよい。言い換えると、図面に示すように空洞部が傾斜部を有していなくてもよい。この場合、空洞部２０５ｃの開口面積は、薄膜部２０５ｄの面積と等しくなる。
【００３２】
リードフレーム２０８ｆは、たとえば銅などの導電性を有する金属製の平板状の部材であり、封止部２０８ｒから突出してセンサパッケージ２０８の端子部となる部分を含むパターン形状を有している。リードフレーム２０８ｆの一方の面には、流量センサ２０５が少なくとも実装されている。リードフレーム２０８ｆの一方の面には、他に電子部品２０８ｅや図示はしないチップサーミスタや保護素子であるコンデンサを搭載してもよい。リードフレーム２０８ｆの他方の面（裏面）にはフィルム状の被覆部材２０８ｃが接着され、孔２１１を覆っていてもよい。副通路を流れる汚損物が空洞部に飛来し、空洞部や薄膜部の裏面に汚損物が堆積することを抑制できるため、耐汚損性が向上するという利点がある。
【００３３】
リードフレーム２０８ｆと、流量センサ２０５および電子部品２０８ｅとの間や、流量センサ２０５と電子部品２０８ｅとの間は、たとえばボンディングワイヤによって接続されている。なお、電子部品２０８ｅは、回路基板２０７に実装するなど、センサパッケージ２０８の外部に配置してもよい。
【００３４】
図５、図６に示すように、リードフレーム２０８ｆは、センサ素子２０５の表面に対して垂直な方向（半導体素子２０５の厚さ方向）で薄膜部２０５ｄと対向する領域に少なくとも開口領域を備える孔２１１が形成されている。言い換えると、センサ素子２０５が実装されるリードフレーム２０８ｆの実装面に対して垂直な方向から半導体素子２０５をリードフレーム２０８ｆに投影した際の薄膜部２０５ｄの投影領域内に開口領域を備える孔２１１が、リードフレーム２０８ｆに形成されている。孔２１１は、リードフレーム２０８ｆの一面と他面を連通するように形成されている。通気孔２１１の開口面積は、薄膜部２０５ｄの面積以上である。
【００３５】
リードフレーム２０８ｆとセンサ素子２０５は線膨張係数差に起因した温度変化による変形量の差が発生する。特に、板状のリードフレーム２０８ｆは薄膜部２０５ｄを有するセンサ素子２０５よりも剛性が高く、リードフレーム２０８ｆの変形にセンサ素子２０５が追従してしまい、薄膜部２０５ｄが変形することにより計測精度が悪化してしまっていた。そこで、薄膜部２０５ｄの歪に対する影響が大きい領域であるセンサ素子２０５直下であるセンサ素子実装領域に孔２１１を形成し、孔２１１の開口面積を薄膜部２０５ｄの面積以上とし、薄膜部２０５ｄ近傍におけるリードフレーム２０８ｆの剛性を低減させた。その結果、リードフレーム２０８ｆの変形に対して、センサ素子２０５が追従しにくくなるようになり、薄膜部２０５ｄの変形量を低減することが出来た。
【００３６】
図７に示すように、薄膜部２０５ｄよりも孔２１１の開口面積を大きくした場合、従来の換気孔に対して薄膜部２０５ｄの歪を中間部材を設けた場合に半分以上近づけることが可能となり、中間部材を設けない場合であっても検出精度を向上させることが可能となり、センサパッケージの薄型化と性能向上の両立を図ることが可能となった。
【００３７】
さらに好ましくは、孔２１１の開口形状が、薄膜部２０５ｄの形状に対応している。すなわち、薄膜部２０５ｄの形状が長方形であれば、孔２１１の開口形状も同一形状か相似関係となる長方形とし、薄膜部２０５ｄの形状が正方形であれば、孔２１１の開口形状も同一形状か相似関係となる正方形とし、薄膜部２０５ｄの形状が円形であれば、孔２１１の開口形状も同一形状か相似関係となる円形とする。孔２１１の開口形状を薄膜部２０５ｄの形状に対応させることで、リードフレーム２０８ｆのセンサ素子２０５を実装する実装領域における変形とセンサ素子２０５の変形を近づけることが可能となる。その結果、薄膜部２０５ｄの角部に生じる応力を低減することが可能となり、中間部材を設けた場合に対して同等程度に薄膜部の変形を抑制することが可能となり、さらに検出精度が向上させることが可能となる。
【００３８】
さらに好ましくは、孔２１１の開口面積を薄膜部の２倍以上とすると、中間部材を設けた場合と同等以上に薄膜部２０５ｄの変形を抑制することが可能となり、さらに検出精度を向上させることが可能となる。
【００３９】
さらに好ましくは、薄膜部２０５ｄの表面に垂直な方向から見たセンサパッケージ２０８の平面視において、薄膜部２０５ｄは孔２１１の開口の内側に設けられている。厚さ方向において薄膜部２０５ｄに対向する部分にリードフレーム２０８ｆが存在しないため、リードフレーム２０８ｆからの熱応力の影響をより低減可能となるため、さらに薄膜部２０５ｄの変形を抑制することが可能となる。
【００４０】
封止部２０８ｒは、センサ素子である流量センサ２０５に設けられた薄膜部２０５ｄを露出させた状態で、流量センサ２０５およびリードフレーム２０８ｆの一部を封止している。封止部２０８ｒは、たとえば、トランスファーモールド成型によって形成された樹脂部である。トランスファーモールド成型時に空洞部２０５ｃに封止樹脂が流入しないように、センサ素子２０５の裏面の全周に接着部材が形成されていることが望ましい。その場合、裏面全周が接着されることにより、リードフレーム２０８ｆの熱変形の影響をセンサ素子２０５が強く受けてしまうという課題が発生してしまうが、上述した構造によりその課題を解決することが可能となる。
【００４１】
図４、図６に示すように、封止部２０８ｒは、流量センサ２０５がその底部に配置される凹溝を形成している。この凹溝は、第２副通路２３４ｂの上流部を流れる被計測気体２の流れ方向における両端部から中央部へ向けて徐々に幅が狭まる絞り形状を有し、最も幅が狭い中央部に流量センサ２０５が配置されている。この絞り形状により、副通路２３４を流れる被計測気体２が整流され、流量センサ２０５に対するノイズの影響を低減することができるため、より好ましい。なお、封止部２０８ｒはこの形状に限定されるものではない。
【００４２】
本実施形態のセンサパッケージ２０８は、空洞部２０５ｃが形成された半導体基板２０５ｓと空洞部２０５ｃを覆うように設けられる薄膜部２０５ｄと有する半導体素子２０５と、半導体素子２０５が実装されるリードフレーム２０８ｆと、半導体素子２０５の薄膜部２０５ｄが露出するよう半導体素子２０５とリードフレーム２０８ｆを封止する封止部２０８ｒと、を備え、リードフレーム２０８ｆは、薄膜部２０５ｄと対向する箇所に形成される孔２１１を有し、孔２１１の開口面積は、薄膜部の面積以上である。本実施形態によれば、薄膜部２０５ｄ近傍におけるリードフレーム２０８ｆの剛性を低減させる（可撓性を向上させる）ことにより、リードフレーム２０８ｆの熱変形にセンサ素子２０５が追従することを抑制することができるため、リードフレーム２０８ｆから受ける熱応力が低減され、薄膜部２０５ｄの変形（たわみ）を抑制することが可能となる。
【００４３】
そのため、本実施形態によれば、中間部材を廃止することが可能となるため、センサパッケージ２０８の薄型化とセンサ素子である流量センサ２０５の検出精度の向上を両立することが可能となる。
【００４４】
また、中間部材を廃止することによって、センサパッケージ２０８の厚みを増加させることなく封止部２０８ｒの凹溝の深さを増加させることが可能になり、センサパッケージ２０８を構成する樹脂で計測部側の流路の一部と絞りを構成することが可能となる。そのため、本実施例によれば計測部近傍の通路の公差ばらつきを低減することが可能となり、センサパッケージ２０８を備える物理量測定装置２０の測定精度が向上するという効果も奏する。
【００４５】
なお、本筆者らは、本実施例のような構造のほかに、流量センサ２０５の実装領域外に薄膜部よりも大きなスリットを設けたり、流量センサ２０５の周囲に複数の貫通孔を設けたり、流量センサ２０５が実装された部分を他の部分から分離したり、流量センサ２０５配置された領域およびその周囲の肉厚を他の部分よりも減少させたりする構造について検討したが、本実施例のような十分な効果を得ることができなかった。
【００４６】
（実施形態２）
本発明の実施形態２について、図８から図１１を用いて説明する。
【００４７】
図９に示すように、リードフレーム２０８ｆには、孔２１１のほかに、センサ素子２０５実装領域外に設けられた孔２１５と、センサ素子２０５実装面の反対側の面（裏面）に形成された溝２１３を備えている。溝２１３は、一端側で孔２１１と接続し、他端側で孔２１５と接続している。溝２１３と孔２１１と孔２１５を覆うように、リードフレーム２０８ｆの裏面側にフィルム状の部材である通路形成部材２０８ｐが接着されている。センサパッケージ２０８は、空洞部をセンサパッケージ外部と連通するための連通通路２１３を備えている。通路形成部材２０８ｐは、たとえば、樹脂製の基材の表面に粘着層が設けられた粘着テープである。基材としては、たとえばフィルム状のポリイミドを用いることができる。また、粘着層としては、たとえばアクリル系やシリコーン系の粘着剤を用いることができる。すなわち、通路形成部材２０８ｐは、たとえば、ポリイミドテープである。
【００４８】
通路形成部材２０８ｐとリードフレーム２０８ｆとによって、通気孔２１１とセンサパッケージ２０８の外部とを連通する連通通路２１３が形成されている。より具体的には、たとえば、リードフレーム２０８ｆに凹溝が設けられ、その凹溝の開口部を通路形成部材２０８ｐによって閉塞することで、連通通路２１３が形成されている。また、図５に示す例において、複数の連通通路２１３、具体的には二つの連通通路２１３が、リードフレーム２０８ｆの一方の端部に設けられた通気孔２１１と、他方の端部に設けられた貫通孔２１５との間に設けられ、これら通気孔２１１と貫通孔２１５とを接続している。
【００４９】
接着部材２０８ｄは、センサ素子である流量センサ２０５とリードフレーム２０８ｆとの間に配置されている。より具体的には、接着部材２０８ｄは、たとえば、ダイアタッチフィルムやダイボンディングフィルムや液状ダイボンド材である。接着部材２０８ｄは、流量センサ２０５の空洞部２０５ｃとリードフレーム２０８ｆの通気孔２１１とを連通させる貫通孔２１４を備えている。
【００５０】
また、本実施形態の物理量測定装置２０は、センサ素子である流量センサ２０５が実装されたリードフレーム２０８ｆの一方の面と反対の面に貼着されて通気孔２１１を覆うフィルム状の通路形成部材２０８ｐを備えている。物理量測定装置２０では、この通路形成部材２０８ｐとリードフレーム２０８ｆとによって、このリードフレーム２０８ｆに設けられた通気孔２１１と、センサパッケージ２０８の外部とを連通する連通通路２１３が形成されている。
【００５１】
この構成により、流量センサ２０５の空洞部２０５ｃに連通する通気孔２１１と、この通気孔２１１に連通する連通通路２１３とを介して、流量センサ２０５の空洞部２０５ｃとセンサパッケージ２０８の外部とを接続することができる。これにより、流量センサ２０５の空洞部２０５ｃの密閉を防止して、空洞部２０５ｃ内の気体の温度変化に伴う薄膜部２０５ｄの反りを防止できる。したがって、通気孔２１１により、流量センサ２０５の薄膜部２０５ｄに作用する応力を低減するだけでなく、空洞部２０５ｃの密閉を防止して、流量センサ２０５の検出精度をより向上させることができる。
【００５２】
図１１ａに示すように、リードフレーム２０８ｆの通気孔２１１の開口面積は、流量センサ２０５の薄膜部２０５ｄの面積よりも大きい。そして、センサパッケージ２０８の平面視において、薄膜部２０５ｄが通気孔２１１の開口の内側に設けられている。
【００５３】
なお、図１１ａでは、リードフレーム２０８ｆの通気孔２１１が流量センサ２０５の開口端部２０５ｆの内側に設けられているが、これに限定されるものでなはない。
【００５４】
図１１ｂに示すように、リードフレーム２０８ｆの通気孔２１１が流量センサ２０５の開口端部２０５ｆと同一にされている構成を示す図である。これによって、通気孔２１１の面積を拡大することが可能であるため、形成性の制限がなく、流量センサ２０５の検出精度の信頼性をより向上することができる。
【００５５】
（実施形態３）
次に、図１２から図１６を参照して、本発明の実施形態３に係る物理量測定装置を説明する。
【００５６】
本実施形態の物理量測定装置は、センサパッケージ２０８が、被覆部材２０８ｃを備える点で、前述の実施形態１に係る物理量測定装置２０と異なっている。本実施形態の物理量測定装置のその他の点は、前述の実施形態１または２に係る物理量測定装置２０と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
被覆部材２０８ｃは、リードフレーム２０８ｆに貼着されて通気孔２１１の一部を覆うフィルム状の部材である。より具体的には、被覆部材２０８ｃは、たとえば、樹脂製の基材の表面に粘着層が設けられた粘着テープである。基材としては、たとえばフィルム状のポリイミドを用いることができる。また、粘着層としては、たとえばアクリル系やシリコーン系の粘着剤を用いることができる。すなわち、被覆部材２０８ｃは、たとえば、ポリイミドテープである。被覆部材２０８ｃは、センサ素子である流量センサ２０５の空洞部２０５ｃとリードフレーム２０８ｆの通気孔２１１とを連通させる貫通孔２１２を備えている。
【００５８】
被覆部材２０８ｃは、たとえば、図５に示すリードフレーム２０８ｆにおいて、流量センサ２０５が配置された端部から、その端部と反対側に設けられた貫通孔２１５と電子部品２０８ｅとの間までの領域を覆うことができる。この場合、電子部品２０８ｅは、図９に示すように、被覆部材２０８ｃの上に配置される。なお、図１０に示すように、被覆部材２０８ｃは、流量センサ２０５とリードフレーム２０８ｆとの間のみに配置してもよい。
【００５９】
流量センサ２０５は、たとえば、被覆部材２０８ｃの上に配置されている。より具体的には、被覆部材２０８ｃは、通路形成部材２０８ｐが貼着された通路形成部材２０８ｐの一方の面とは反対の面に貼着され、流量センサ２０５は、たとえばフィルム状の接着部材２０８ｄを介して被覆部材２０８ｃに接着されている。なお、被覆部材２０８ｃが両面に粘着層を有する場合には、たとえば、流量センサ２０５と被覆部材２０８ｃとの間や、電子部品２０８ｅと被覆部材２０８ｃとの間の接着部材２０８ｄを省略することができる。
【００６０】
また、本実施形態の物理量測定装置では、たとえば、通路形成部材２０８ｐとリードフレーム２０８ｆとによって連通通路２１３を形成する代わりに、被覆部材２０８ｃとリードフレーム２０８ｆとによって連通通路２１３を形成してもよい。具体的には、たとえば、リードフレーム２０８ｆが実装されたリードフレーム２０８ｆの一方の面に形成された凹溝の開口を被覆部材２０８ｃによって閉塞することで、連通通路２１３を形成してもよい。
【００６１】
接着部材２０８ｄは、被覆部材２０８ｃの上に配置され、センサ素子である流量センサ２０５と被覆部材２０８ｃとの間に配置され、流量センサ２０５と被覆部材２０８ｃとを接着している。接着部材２０８ｄは、前述のように、流量センサ２０５の空洞部２０５ｃとリードフレーム２０８ｆの通気孔２１１とを連通させる貫通孔２１４を備えている。被覆部材２０８ｃの上に配置された接着部材２０８ｄの貫通孔２１４の開口縁は、被覆部材２０８ｃの貫通孔２１２の開口縁よりも外側に設けられている。すなわち、被覆部材２０８ｃの貫通孔２１２は、接着部材２０８ｄの貫通孔２１４の開口の内側に設けられている。
【００６２】
本実施形態の物理量測定装置においても、リードフレーム２０８ｆの通気孔２１１の開口面積は、流量センサ２０５の薄膜部２０５ｄの面積以上である。したがって、本実施形態の物理量測定装置によれば、前述の実施形態１の物理量測定装置２０と同様に、センサパッケージ２０８の薄型化とセンサ素子である流量センサ２０５の検出精度の向上を両立することができる。
【００６３】
また、本実施形態の物理量測定装置は、リードフレーム２０８ｆに貼着されて通気孔２１１の一部を覆うフィルム状の被覆部材２０８ｃを備えている。センサ素子である流量センサ２０５は、この被覆部材２０８ｃの上に配置されている。
【００６４】
この構成により、センサパッケージ２０８の製造工程における歩留りを向上させ、物理量測定装置２０の生産性を向上させることができる。具体的には、リードフレーム２０８ｆの通気孔２１１の開口面積を、流量センサ２０５の薄膜部２０５ｄの面積以上にすると、リードフレーム２０８ｆの表面に沿う方向において、流量センサ２０５の外縁から通気孔２１１の開口縁までの距離が短くなる場合がある。
【００６５】
この場合、封止部２０８ｒをトランスファーモールドによって形成する際に、封止部２０８ｒの材料が流量センサ２０５とリードフレーム２０８ｆとの間から通気孔２１１へ流入するリスクが高くなる。しかし、物理量測定装置が通気孔２１１の一部を覆うフィルム状の被覆部材２０８ｃを備えることで、封止部２０８ｒの材料が通気孔２１１へ流入するリスクが低減され、通気孔２１１の閉塞を防止することができ、センサパッケージ２０８の歩留まりを向上させることができる。
【００６６】
また、本実施形態の物理量測定装置は、センサ素子である流量センサ２０５と被覆部材２０８ｃとの間にフィルム状の接着部材２０８ｄを備えている。被覆部材２０８ｃおよび接着部材２０８ｄは、それぞれ、センサ素子である流量センサ２０５の空洞部２０５ｃとリードフレーム２０８ｆの通気孔２１１とを連通させる貫通孔２１２，２１４を備えている。そして、被覆部材２０８ｃの貫通孔２１２は、接着部材２０８ｄの貫通孔２１４の開口の内側に設けられている。
【００６７】
この構成により、センサパッケージ２０８の製造工程における歩留りを向上させ、物理量測定装置２０の生産性を向上させることができる。具体的には、流量センサ２０５と被覆部材２０８ｃとを、フィルム状の接着部材２０８ｄを介して接着する際に、可塑化した接着部材２０８ｄの貫通孔２１４の開口縁が、被覆部材２０８ｃの貫通孔２１２の開口の外側に位置することになる。これにより、接着部材２０８ｄの貫通孔２１４の開口縁が、被覆部材２０８ｃによって支持され、被覆部材２０８ｃの貫通孔２１２の内側に垂れ下がることが防止される。したがって、通気孔２１１、貫通孔２１２および連通通路２１３などが接着部材２０８ｄによって閉塞されることが防止され、センサパッケージ２０８の製造工程における歩留りを向上させることができる。
【００６８】
なお、本実施形態の物理量測定装置は、図８から図１０に示す構成に限定されない。図１１は、本実施形態に係る物理量測定装置の変形例を示すセンサパッケージ２０８の透視平面図である。図１２は、図１１に示すXII−XII線に沿うセンサパッケージ２０８の断面図である。図１１および図１２に示す変形例において、センサパッケージ２０８は、複数の連通通路２１３を接続する複数の接続部２１６を有している。より具体的には、センサパッケージ２０８は、リードフレーム２０８ｆの通気孔２１１と貫通孔２１５との間に二つの連通通路２１３を有している。
【００６９】
また、電子部品２０８ｅが実装された領域に、複数の接続部２１６が設けられている。
複数の接続部２１６は、リードフレーム２０８ｆの通気孔２１１から貫通孔２１５へ向かう連通通路２１３の長さ方向において間隔をあけて設けられている。各々の接続部２１６は、平行に延びる二つの連通通路２１３を接続している。このような構成によっても、本実施形態の物理量測定装置と同様の効果を奏することができる。
【００７０】
以上、図面を用いて本発明に係る物理量測定装置の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７１】
２０      物理量測定装置
２０５    流量センサ（センサ素子）
２０５ｃ  空洞部
２０５ｄ  薄膜部
２０５ｆ  流量センサの開口端部
２０８    センサパッケージ
２０８ｃ  被覆部材
２０８ｄ  接着部材
２０８ｆ  リードフレーム
２０８ｐ  通路形成部材
２０８ｒ  封止部
２１１    通気孔
２１２    被覆部材の貫通孔
２１３    連通通路
２１４    接着部材の貫通孔
【図１】
2020202721.tif 000003
【図２】
2020202721.tif 000004
【図３】
2020202721.tif 000005
【図４】
2020202721.tif 000006
【図５】
2020202721.tif 000007
【図６】
2020202721.tif 000008
【図７】
2020202721.tif 000009
【図８】
2020202721.tif 000010
【図９】
2020202721.tif 000011
【図１０】
2020202721.tif 000012
【図１１ａ】
2020202721.tif 000013
【図１１ｂ】
2020202721.tif 000014
【図１２】
2020202721.tif 000015
【図１３】
2020202721.tif 000016
【図１４】
2020202721.tif 000017
【図１５】
2020202721.tif 000018
【図１６】
2020202721.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】令和3年5月27日(2021.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜部を備える半導体素子と、
前記半導体素子が実装されるリードフレームと、
前記薄膜部を露出させるように前記半導体素子および前記リードフレームの少なくとも一部を封止する封止部と、を有し、
前記リードフレームは、前記薄膜部と対向する箇所に形成される孔を有し、
前記孔の開口面積は、前記薄膜部の面積以上であるセンサパッケージ。
【請求項２】
前記孔の開口形状は、前記薄膜部の形状と同一もしくは相似形状である請求項１に記載のセンサパッケージ。
【請求項３】
前記半導体素子と前記リードフレームの間に設けられ、前記リードフレームに接着されるフィルム状の部材を有する請求項２に記載のセンサパッケージ。
【請求項４】
前記フィルム状の部材は、前記リードフレームに形成される孔を覆う部分に孔が形成されている請求項３に記載のセンサパッケージ。
【請求項５】
前記フィルム状の部材に形成される孔の開口面積は、前記リードフレームに形成される孔の開口面積よりも小さい請求項４に記載のセンサパッケージ。
【請求項６】
前記リードフレームの前記半導体素子が実装される面とは反対側の面に接着されるフィルム状の部材と、を備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載のセンサパッケージ。
【請求項７】
前記リードフレームの前記半導体素子が実装される面とは反対側の面に形成される溝と、前記リードフレームの前記半導体素子が実装される面とは反対側の面に接着されるフィルム状の部材と、前記リードフレームに形成された孔と、の協働により形成される連通通路を備える請求項６に記載のセンサパッケージ。
【請求項８】
前記半導体素子と前記半導体素子実装面側に設けられたフィルム状の部材との間にフィルム状の接着部材を備え、
前記半導体素子実装面側に設けられたフィルム状の部材および前記接着部材は、それぞれ、前記半導体素子の空洞部と前記リードフレームに形成された孔とを連通させる貫通孔を備え、
前記フィルム状の部材に設けられた前記貫通孔は、前記接着部材の前記貫通孔の開口の内側に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のセンサパッケージ。
【請求項９】
前記リードフレームに形成された孔の前記開口面積は、前記薄膜部の面積よりも大きく、
前記センサパッケージの平面視において、前記薄膜部が前記孔の開口の内側に設けられている請求項１に記載のセンサパッケージ。
【請求項１０】
前記半導体素子の空洞部のリードフレーム側の開口端部と、前記孔の開口面積は同一である請求項１または２に記載のセンサパッケージ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のセンサパッケージを備えた物理量測定装置。
【国際調査報告】
2020202721.tif 000020
2020202721.tif 000021
2020202721.tif 000022
2020202721.tif 000023