JP6129225B2 - 流量センサ - Google Patents

Description

本発明は、流量センサに関し、特に、流量センサの構造に適用して有効な技術に関する。

特開２００８−１７５７８０号公報（特許文献１）には、支持部材上に流量センサの流量検出部を形成した第１半導体チップと、流量検出部を制御する制御回路部が形成された第２半導体チップを搭載する構成が記載されている。そして、第１半導体チップと第２半導体チップとはワイヤで接続されており、第２半導体チップおよびワイヤは樹脂で覆われている。一方、流量検出部が形成されている第１半導体チップは、その表面が露出されている一方、第１半導体チップの側面を覆うように樹脂が形成されている。このとき、第１半導体チップの側面を覆うように形成されている樹脂の高さと、露出している第１半導体チップの表面とは面一になるように構成されている。

特開２００４−７４７１３号公報（特許文献２）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、樹脂を流し込む技術が開示されている。

特開２０１１−１２２９８４号公報（特許文献３）には、気体（空気）流れの流量検出部を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て流量センサを製造する技術が記載されている。

特開２００８−１７５７８０号公報 特開２００４−７４７１３号公報 特開２０１１−１２２９８４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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（信頼性を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。

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。

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。

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、を備える。ここで、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。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。さらに、露出している前記流量検出部上を流れる気体の進行方向と並行する任意断面において、前記第１半導体チップの端部と接する前記樹脂の上面が前記第１半導体チップの上面よりも低く、かつ、前記樹脂の上面には、凹部が形成されている。

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。

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。

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。 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。 第１関連技術における流量センサの構成を示す断面図である。 第１関連技術における流量センサを樹脂封止する工程を示す断面図である。 第２関連技術における流量センサを樹脂封止する工程を示す断面図である。 第２関連技術における流量センサの空気（気体）の流れ方向の断面構造を示す図である。 第２関連技術における流量センサ上において、紙面の左側から右側に向って気体（空気）が流れている状態を示す図である。 （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。 （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。 実施の形態１における流量センサにおいて、露出している流量検出部上を流れる気体（空気）の進行方向と並行する一断面を示す図である。 図１０の一部領域を拡大した図である。 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。 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１３に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。 図１４に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。 図１５に続く流量センサの製造工程を示す断面図である。 変形例１における流量センサの構成を示す断面図である。 図１７の一部領域を拡大した図である。 変形例１における樹脂封止工程を説明する図である。 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２０のＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図２０のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 （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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

以下では、まず、流量センサの実装構成に関する関連技術について説明し、その後、この関連技術が有する問題点を説明する。その次に、関連技術が有する問題点を解決する工夫を施した本実施の形態１における流量センサの実装構成について説明する。

＜関連技術の説明＞
図３は、第１関連技術における流量センサＦＳＰ１の構成を示す断面図である。図３に示すように、第１関連技術における流量センサＦＳＰ１は、チップ搭載部ＴＡＢ１上に半導体チップＣＨＰ１を有しており、この半導体チップＣＨＰ１は、チップ搭載部ＴＡＢ１に接着材ＡＤＨ１で接着されている。半導体チップＣＨＰ１の主面（上面、表面）には、流量検出部ＦＤＵが形成されており、半導体チップＣＨＰ１の裏面のうち、流量検出部ＦＤＵと相対する位置にダイヤフラム（薄板部）ＤＦが形成されている。そして、第１関連技術における流量センサＦＳＰ１では、半導体チップＣＨＰ１の一部およびチップ搭載部ＴＡＢ１の一部が樹脂ＭＲを含む封止体で封止されている。具体的に、第１関連技術における流量センサＦＳＰ１では、半導体チップＣＨＰ１の上面に形成されている流量検出部ＦＤＵを露出させながら、半導体チップＣＨＰ１の側面を覆うように樹脂ＭＲが形成されている。このとき、第１関連技術における流量センサＦＳＰ１においては、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）と樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が面一となっている。

このように構成されている第１関連技術における流量センサＦＳＰ１は、例えば、図４に示す製造工程によって樹脂封止される。図４は、第１関連技術における流量センサＦＳＰ１を樹脂封止する工程を示す断面図である。図４に示すように、リードフレームＬＦに形成されているチップ搭載部ＴＡＢ１上に接着材ＡＤＨ１で半導体チップＣＨＰ１が固定されている。そして、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、半導体チップＣＨＰ１の一部を樹脂ＭＲで封止する。

このとき、図４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。

また、上金型ＵＭには、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）に形成されている流量検出部ＦＤＵを囲む第１空間ＳＰ１（密閉空間）を確保するように凹み部が形成されている。このことから、上金型ＵＭを半導体チップＣＨＰ１上に押し当てると、上金型ＵＭに形成されている凹み部によって、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）が確保されつつ、例えば、半導体チップＣＨＰ１の側面を封止することができる。すなわち、第１関連技術によれば、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、半導体チップＣＨＰ１の一部を封止することができる。

ここで、第１関連技術においては、上金型ＵＭを直接半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）に押し当てているため、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）と、半導体チップＣＨＰ１の側面を覆う樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）は概ね面一となる。

このような第１関連技術では、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。このことは、第１関連技術における流量センサＦＳＰ１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、第１関連技術によれば、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。つまり、金型で固定しながら半導体チップＣＨＰ１の一部を封止する第１関連技術によれば、ポッティング樹脂を使用する技術に比べて、流量センサＦＳＰ１ごとの性能バラツキを抑制することができる。

ところが、第１関連技術では、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）に上金型ＵＭを直接接触させながら、半導体チップＣＨＰ１の一部を樹脂ＭＲで封止していることから、以下に示す問題点が発生する。

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。

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。このように、第１関連技術では、部品の寸法バラツキに起因する問題点が発生するおそれが高いことがわかる。

そこで、第２関連技術では、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、例えば、図５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と上金型ＵＭとの間に弾性体フィルムＬＡＦ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。

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。

つまり、第２関連技術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の厚さ変化により吸収することができるのである。このように第２関連技術によれば、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、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。すなわち、第２関連技術における流量センサの製造方法によれば、部品の実装バラツキに起因したクランプ力の増大に伴う半導体チップＣＨＰ１の割れ、欠け、あるいは、ひび割れなどに代表される第１関連技術の問題点を解決することができる。

ところが、本発明者が第２関連技術を検討したところ、第２関連技術には、以下に示す問題点があることが明らかとなったので、この問題点について説明する。

例えば、流量センサを構成する半導体チップを樹脂で封止する技術として、図５に示すように、弾性体フィルム（離型フィルムシート）ＬＡＦを設置した金型によって半導体チップＣＨＰ１などの部品をクランプして、樹脂ＭＲで封止する第２関連技術がある。この第２関連技術によれば、半導体チップＣＨＰ１やリードフレームＬＦなどの部品の実装寸法バラツキを、弾性体フィルムＬＡＦの肉厚方向の寸法変化で吸収することができる利点がある。

具体的に、図５は、上述した製造方法として、下金型ＢＭと、弾性体フィルムＬＡＦを設置した上金型ＵＭとによって、リードフレームＬＦのチップ搭載部ＴＡＢ１上に搭載された半導体チップＣＨＰ１などの部品をクランプした状態で、上金型ＵＭと下金型ＢＭとの間に形成される第２空間に樹脂ＭＲを注入する工程を示す断面図である。特に、図５は、流量センサの空気（気体）の流れ方向の断面図が示されている。図５に示すように、半導体チップＣＨＰ１の端部は、弾性体フィルムＬＡＦを介して上金型ＵＭで押し付けられており、これによって、半導体チップＣＨＰ１が上金型ＵＭで固定される。

このとき、上金型ＵＭから押し付けられる圧力によって、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）と上金型ＵＭで挟まれる弾性体フィルムＬＡＦは、膜厚方向に圧縮されて、弾性体フィルムＬＡＦの膜厚寸法が小さくなる。一方、半導体チップＣＨＰ１に隣接する領域においては、上金型ＵＭが半導体チップＣＨＰ１を押さえ付けずに第２空間を形成することから、この第２空間に存在する弾性体フィルムＬＡＦは、膜厚方向に圧縮されない。この結果、図５に示すように、半導体チップＣＨＰ１と上金型ＵＭで挟まれる弾性体フィルムＬＡＦの膜厚が、第２空間に配置される弾性体フィルムＬＡＦの膜厚より小さくなる。そして、上述した第２空間に樹脂ＭＲが注入されることになるから、結果として、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）の位置よりも樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）の位置のほうが低くなる。

このように、図５に示す製造方法で半導体チップＣＨＰ１を樹脂ＭＲで封止する場合、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）の位置よりも樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）の位置のほうが低くなる流量センサが製造されることになる。

この場合、流量検出部ＦＤＵの上方での空気の乱れが発生するため、流量検出部ＦＤＵでの空気流量の測定が不安定になる問題点が発生する。以下に、このメカニズムについて説明する。

図６は、図５に示す製造方法によって製造した流量センサＦＳＰ２の空気（気体）の流れ方向の断面構造を示す図である。図６に示すように、チップ搭載部ＴＡＢ１上に接着材ＡＤＨ１によって半導体チップＣＨＰ１が搭載されており、この半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）は樹脂ＭＲから露出している。すなわち、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）に形成されている流量検出部ＦＤＵが樹脂ＭＲから露出しているとともに、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）の位置が樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）の位置よりも高くなっている。このように構成されている流量センサＦＳＰ２において、流量検出部ＦＤＵの上方に気体（空気）が流れている場合を考える。

図７では、流量センサＦＳＰ２上において、紙面の左側から右側に向って気体（空気）が流れている状態が示されている。図７に示すように、紙面の左側から流れてきた気体（空気）は、まず、流量センサＦＳＰ２の樹脂ＭＲの上方を通過する。そして、樹脂ＭＲの上方から半導体チップＣＨＰ１の上方に向って気体（空気）が流れるとき、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも低い位置にあるため、気体（空気）は、高さが低い樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）から半導体チップＣＨＰ１の突出している側面に衝突する。これによって、気体（空気）の流れが乱されて、気体（空気）は、半導体チップＣＨＰ１の上方へと大きく変化して流れる。この後、半導体チップＣＨＰ１の上方へ流れた気体（空気）は、再度、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）に並行な方向へ流れる。このように、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも低い場合、樹脂ＭＲから突出している半導体チップＣＨＰ１の側面の影響によって、気体（空気）の流れが大きく乱されることになる。すると、流量検出部ＦＤＵの上流において、気体（空気）の流れの方向が大きく変わって流量が不安定となる結果、流量検出部ＦＤＵでの流量検出精度が不安定になってしまうのである。

＜実施の形態１における流量センサの実装構成＞
そこで、本実施の形態１では、上述した第２関連技術の問題点を解決する工夫を施している。以下では、この工夫を施した本実施の形態１における流量センサの実装構成について説明する。

図８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８（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８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図８（ｃ）は半導体チップＣＨＰ１の裏面を示す平面図である。

まず、図８（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。

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。

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。

続いて、図８（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。

さらに、図８（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。

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。

例えば、半導体チップＣＨＰ１とチップ搭載部ＴＡＢ１の接着は、図８（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８（ｃ）は、半導体チップＣＨＰ１の裏面を示す平面図である。図８（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８（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。

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。

図９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９（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９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。

本実施の形態１における流量センサＦＳ１では、図９（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。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を露出させながら、半導体チップＣＨＰ１のパッド形成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。なお、本実施の形態１では、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１に形成されているパッドＰＤと電気的に接続するワイヤＷ１を覆うように、樹脂ＭＲからなる凸部ＰＲが形成されている。すなわち、ループ高さが高い金線（ワイヤ）などの部品を確実に封止するため、樹脂ＭＲ（封止体）に凸部ＰＲを形成することができる。ただし、本実施の形態１において、凸部ＰＲは必須構成要件ではない。つまり、凸部ＰＲを設けなくても、半導体チップＣＨＰ１に形成されているパッドＰＤ１とリードＬＤ１とを電気的に接続する金線（ワイヤ）を樹脂ＭＲで封止することができれば、樹脂ＭＲ（封止体）に凸部ＰＲを設けなくてもよい。

なお、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。

本実施の形態１によれば、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。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。

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。

なお、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９（ｂ）および図９（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。

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。

続いて、本実施の形態１における流量センサＦＳ１では、例えば、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の周囲を覆う樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に凹部ＣＡＶが形成されている。この凹部ＣＡＶは、例えば、図９（ａ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の辺に沿うように形成されている。具体的に、図９（ａ）において、凹部ＣＡＶは、半導体チップＣＨＰ１の辺ＳＤ１、ＳＤ２、ＳＤ３に沿うように形成されている。このように、本実施の形態１の特徴は、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に凹部ＣＡＶを設けることにあり、以下に、その詳細を説明する。

図１０は、本実施の形態１における流量センサＦＳ１において、露出している流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体（空気）の進行方向と並行する一断面を示す図である。図１０において、本実施の形態１における流量センサＦＳ１は、チップ搭載部ＴＡＢ１を有し、このチップ搭載部ＴＡＢ１上に接着材ＡＤＨ１を介して半導体チップＣＨＰ１が搭載されている。そして、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）のほぼ中央部に流量検出部ＦＤＵが形成されており、この流量検出部ＦＤＵと相対する半導体チップＣＨＰ１の裏面側にダイヤフラムＤＦ（薄板部）が形成されている。さらに、チップ搭載部ＴＡＢ１に搭載された半導体チップＣＨＰ１の一部が樹脂ＭＲで封止されている。具体的には、半導体チップＣＨＰ１の側面の一部が樹脂ＭＲを含む封止体で封止されている。

このとき、本実施の形態１では、図１０に示すように、露出している流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体（空気）の進行方向と並行する一断面方向において、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）は樹脂ＭＲで覆われていない。このため、本実施の形態１によれば、例えば、流量検出部ＦＤＵが形成された半導体チップＣＨＰ１のサイズの小型化が推進される場合であっても、流量検出部ＦＤＵが樹脂ＭＲで覆われてしまうことを防止できる。

さらに、本実施の形態１においては、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）の方が低くなっている。これは、本実施の形態１における流量センサＦＳ１でも、上述した第２関連技術と同様に、上金型ＵＭに弾性体フィルムＬＡＦを貼り付けた状態で樹脂封止を実施しているためである。したがって、本実施の形態１においても、第２関連技術と同様に、部品の実装バラツキに起因したクランプ力の増大に伴う割れ、欠け、あるいは、ひび割れなどに代表される半導体チップＣＨＰ１の破損を抑制することができる。つまり、本実施の形態１においても、流量センサＦＳ１の信頼性向上を図ることができる。

このように、本実施の形態１でも、上述した第２関連技術と同様に、上金型ＵＭに弾性体フィルムＬＡＦを貼り付けた状態で樹脂封止を実施することを前提としているため、樹脂封止後の流量センサＦＳ１においては、図１０に示すように、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）の方が低くなるように構成されることになる。

ただし、この構成を採用する場合、何ら工夫を施さないと、第２関連技術の問題点と同様の問題点が発生することになる。すなわち、第２関連技術を説明した図７に示すように、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも低い場合、樹脂ＭＲから突出している半導体チップＣＨＰ１の側面の影響によって、気体（空気）の流れが大きく乱されることになる。すると、流量検出部ＦＤＵの上流において、気体（空気）の流れの方向が大きく変わって流量が不安定となる結果、流量検出部ＦＤＵでの流量検出精度が不安定になってしまうのである。

そこで、本実施の形態１では、流量検出部ＦＤＵでの流量検出精度を向上する工夫を施している。具体的には、図１０に示すように、本実施の形態１における流量センサＦＳ１において、樹脂ＭＲの上面に凹部ＣＡＶを設けている。言い換えれば、本実施の形態１における流量センサＦＳ１では、樹脂ＭＲと半導体チップＣＨＰ１の境界領域において、半導体チップＣＨＰ１の側面に沿うように凹部ＣＡＶが形成されている。つまり、本実施の形態１では、露出している流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体（空気）の進行方向と並行する任意断面において、半導体チップＣＨＰ１の端部近傍（境界領域、端部周辺領域）に樹脂ＭＲの高さが局所的に低くなっている凹部ＣＡＶが存在する。すなわち、本実施の形態１では、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも低くなっていることを前提として、この樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）よりも、さらに高さの低い凹部ＣＡＶが樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に局所的に形成されている。

これにより、本実施の形態１における流量センサＦＳ１によれば、流量検出部ＦＤＵの上方を流れる気体（空気）の流れが乱されることなく安定化する。この結果、本実施の形態１における流量センサＦＳ１によれば、流量検出部ＦＤＵでの気体（空気）の流量検出精度を向上させることができ、これによって、流量センサＦＳ１の性能向上を図ることができる。

以下では、樹脂ＭＲの上面に凹部ＣＡＶを設けることにより、流量検出部ＦＤＵの上方を流れる気体（空気）の流れの安定性向上を図ることができるメカニズムについて、図面を参照しながら説明する。

具体的に、図１０に示すように、本実施の形態１における流量センサＦＳ１において、流量検出部ＦＤＵの上方に気体（空気）が流れている場合を考える。図１０では、紙面の左側から右側に向って気体（空気）が流れている状態が示されている。

まず、図１０に示すように、紙面の左側から流れてきた気体（空気）は、流量センサＦＳ１の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）上を通過する。そして、樹脂ＭＲと半導体チップＣＨＰ１の端部との境界領域まで気体（空気）が到達すると、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも低い位置にあるため、気体（空気）は、高さの低い樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）から、露出している半導体チップＣＨＰ１の側面に衝突する。このとき、図１０に示す凹部ＣＡＶが樹脂ＭＲに形成されていない場合には、半導体チップＣＨＰ１の側面に衝突した気体（空気）は、９０度向きを変えて、半導体チップＣＨＰ１の上方に向って流れることになる。この場合、半導体チップＣＨＰ１の上方を紙面の左側から右側に向って流れている気体（空気）の流れは、半導体チップＣＨＰ１の側面に衝突して半導体チップＣＨＰ１の上方に向って流れる一部の気体（空気）によって乱されることになる。この結果、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体（空気）の流れの安定性が低下してしまうことになる。

これに対し、図１０に示す本実施の形態１のように、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に凹部ＣＡＶが形成されている場合、半導体チップＣＨＰ１の端部近傍（境界領域）で、樹脂ＭＲの高さが局所的に低くなる凹部ＣＡＶと、半導体チップＣＨＰ１の端部で規定される領域で反時計回りの回る渦流が発生する。この結果、半導体チップＣＨＰ１の端部に衝突した気体（空気）は、９０度向きを変えて半導体チップＣＨＰ１の上方へ流れるのではなく、渦流を構成するように誘導される。つまり、本実施の形態１では、凹部ＣＡＶを形成することにより、半導体チップＣＨＰ１の露出している側面に衝突した気体（空気）は、渦流を構成することになる。このことは、半導体チップＣＨＰ１の露出している側面に衝突した気体（空気）が９０度向きを変えて、半導体チップＣＨＰ１の上方に流れることを抑制できることを意味している。この結果、本実施の形態１によれば、流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体（空気）の流れの安定性を向上することができ、これによって、流量センサＦＳ１の流量検出精度を向上できる。

つまり、本実施の形態１の特徴は、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に凹部ＣＡＶを設けることにあり、この凹部ＣＡＶを設けることにより、半導体チップＣＨＰ１の露出した側面に衝突した気体（空気）の進行方向を半導体チップＣＨＰ１の上方方向から逸らすことができるのである。言い換えれば、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に局所的な凹部ＣＡＶを設けることにより反時計回りの渦流を発生させ、これによって、半導体チップＣＨＰ１の露出した側面に衝突した気体（空気）の進行方向を、９０度異なる半導体チップＣＨＰ１の上方方向ではなく、渦を巻く方向に変更することができるのである。

以上のことから、本実施の形態１における流量センサＦＳ１によれば、流量検出部ＦＤＵの上方における気体（空気）の流れを乱すことなく、安定的にスムーズにすることができるため、流量検出部ＦＤＵにおける流量検出精度を向上することができる。

ここで、図１１は、図１０の領域ＲＡを拡大した図である。図１１において、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）と、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に形成される凹部ＣＡＶの最下部までの寸法Ｈ２を大きくしすぎると、凹部ＣＡＶの下部での樹脂流動性が悪くなるため、この部分に樹脂ＭＲの未充填不良が発生する可能性がある。このため、未充填不良を防止する観点から、寸法Ｈ２は、半導体チップＣＨＰ１の厚さＨ１の半分以下にすることが望ましい。

また、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に形成される凹部ＣＡＶと半導体チップＣＨＰ１の側面で規定された部分で反時計回りの渦流を発生させるため、凹部ＣＡＶの最下部は、半導体チップＣＨＰ１の端部になるべく近い位置に設置することが望ましい。特に、効率良く反時計回りの渦流を発生させる観点から、凹部ＣＡＶの最下部から半導体チップＣＨＰ１の端部までの距離Ｌ２は、図１０に示す半導体チップＣＨＰ１の幅寸法Ｌ１の１／４以下であることが望ましい。さらには、凹部ＣＡＶが半導体チップＣＨＰ１の端部と接触するように形成されていることが望ましい。

なお、本実施の形態１では、例えば、図９（ａ）に示すように、半導体チップＣＨＰ１の３辺（辺ＳＤ１、ＳＤ２、ＳＤ３）にわたって凹部ＣＡＶが形成されている例について説明している。しかし、例えば、図１０に示すように、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に凹部ＣＡＶを設ける目的は、反時計回りの渦流を発生させることにより、半導体チップＣＨＰ１の露出した側面に衝突した気体（空気）の進行方向を半導体チップＣＨＰ１の上方方向から逸らすことにある。このため、少なくとも、気体（空気）の流れる上流側において、半導体チップＣＨＰ１の端部と樹脂ＭＲとの境界領域近傍の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に凹部ＣＡＶを設ければよく、例えば、気体（空気）の流れる下流側の境界領域近傍やその他の領域に存在する樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に凹部ＣＡＶを設けなくてもよい。具体的には、図９（ａ）において、半導体チップＣＨＰ１の辺ＳＤ１に沿って凹部ＣＡＶを設ける必要があるが、その他の辺ＳＤ２や辺ＳＤ３に沿って凹部ＣＡＶを設けなくてもよい。つまり、半導体チップＣＨＰ１の辺ＳＤ１に沿って凹部ＣＡＶが形成されていれば、半導体チップＣＨＰ１の露出した側面に衝突した気体（空気）の進行方向を半導体チップＣＨＰ１の上方方向から逸らすことができる。これにより、流量検出部ＦＤＵの上方における気体（空気）の流れを乱すことなく、安定的にスムーズにすることができるため、流量検出部ＦＤＵにおける流量検出精度を向上することができる。

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１２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１２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。

＜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、図面を参照しながら説明する。図１３〜図１６は、図９（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。

まず、図１３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が形成されており、チップ搭載部ＴＡＢ１の底部に開口部ＯＰ１が形成されている。

続いて、図１４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、配線（図示されず）およびパッド（図示されず）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。

その後、図面には示されていないが、半導体チップＣＨＰ１に形成されているパッドと、リードフレームＬＦに形成されているリードとをワイヤで接続する（ワイヤボンディング）。このワイヤは、例えば、金線から形成される。

次に、図１５に示すように、半導体チップＣＨＰ１の側面を樹脂ＭＲで封止する（モールド工程）。つまり、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵを露出させつつ、半導体チップＣＨＰ１の一部を樹脂ＭＲ（封止体）で封止する。

具体的には、まず、弾性体フィルムＬＡＦを貼り付けた上金型ＵＭであって、平面視において半導体チップＣＨＰ１よりも大きく、かつ、平面視において半導体チップＣＨＰ１と重ならない領域に突起部ＰＪＮを有する入れ駒ＩＰＡを挿入した上金型ＵＭと、下金型ＢＭとを用意する。

次に、弾性体フィルムＬＡＦを介して半導体チップＣＨＰ１の上面に入れ駒ＩＰＡの一部を密着させ、かつ、入れ駒ＩＰＡと半導体チップＣＨＰ１の間に流量検出部ＦＤＵを囲む第１空間ＳＰ１を形成しながら、上金型ＵＭと下金型ＢＭとで、半導体チップＣＨＰ１を搭載したリードフレームＬＦを、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。このとき、樹脂ＭＲの上面のうち、突起部ＰＪＮに対応した領域に凹部ＣＡＶが形成される。そして、図１６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１における流量センサＦＳ１を製造することができる。

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。

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。

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。

＜本実施の形態１における代表的な効果＞
本実施の形態１における流量センサＦＳ１によれば、以下に示す効果が得られる。

（１）本実施の形態１によれば、例えば、図１０に示すように、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に凹部ＣＡＶが設けられている。この凹部ＣＡＶを設けることにより、半導体チップＣＨＰ１の露出した側面に衝突した気体（空気）の進行方向を半導体チップＣＨＰ１の上方方向から逸らすことができる。言い換えれば、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に局所的な凹部ＣＡＶを設けることにより反時計回りの渦流を発生させ、これによって、半導体チップＣＨＰ１の露出した側面に衝突した気体（空気）の進行方向を、９０度異なる半導体チップＣＨＰ１の上方方向ではなく、渦を巻く方向に変更することができる。このことから、本実施の形態１における流量センサＦＳ１によれば、流量検出部ＦＤＵの上方における気体（空気）の流れを乱すことなく、安定的にスムーズにすることができるため、流量検出部ＦＤＵにおける流量検出精度を向上することができる。

（２）本実施の形態１によれば、例えば、図１５に示すように、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。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効果を得ることができる。

（３）本実施の形態１によれば、例えば、図１５に示すように、弾性体フィルムＬＡＦ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の厚さ変化により吸収することができる。このように本実施の形態１によれば、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、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。

（４）本実施の形態１によれば、例えば、図１０に示すように、露出している流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体（空気）の進行方向と並行する一断面方向において、半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）は樹脂ＭＲで覆われていない。このため、本実施の形態１によれば、例えば、流量検出部ＦＤＵが形成された半導体チップＣＨＰ１のサイズの小型化が推進される場合であっても、流量検出部ＦＤＵが樹脂ＭＲで覆われてしまうことを防止できる。

＜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１０に示すように、凹部ＣＡＶに接する樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が概ね水平方向と並行するように形成されている例について説明した。本変形例１では、凹部ＣＡＶに接する樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が傾斜している例について説明する。

図１７は、本変形例１における流量センサＦＳ１の構成を示す断面図である。図１７に示すように、本変形例１においても、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に凹部ＣＡＶが設けられている。この凹部ＣＡＶを設けることにより、半導体チップＣＨＰ１の露出した側面に衝突した気体（空気）の進行方向を半導体チップＣＨＰ１の上方方向から逸らすことができる。言い換えれば、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に局所的な凹部ＣＡＶを設けることにより反時計回りの渦流を発生させ、これによって、半導体チップＣＨＰ１の露出した側面に衝突した気体（空気）の進行方向を、渦を巻く方向に変更することができる。

さらに、本変形例１における流量センサＦＳ１では、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも低いことを前提として、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が、半導体チップＣＨＰ１の端部に近づくにつれて低くなるように傾斜部ＳＬＰが設けられている点に特徴がある。これにより、樹脂ＭＲの傾斜した上面ＳＵＲ（ＭＲ）から凹部ＣＡＶへ誘導されて半導体チップＣＨＰ１の側面に至る気体（空気）の流れに、反時計回りの渦流が発生しやすくなる。この結果、本変形例１における流量センサＦＳ１によれば、流量検出部ＦＤＵの上方における気体（空気）の流れを乱すことなく、安定的にスムーズにすることができるため、流量検出部ＦＤＵにおける流量検出精度を向上することができる。

図１８は、図１７の領域ＲＡを拡大した図である。図１８に示すように、本変形例１における流量センサＦＳ１においては、半導体チップＣＨＰ１の側面に接触する樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に凹部ＣＡＶが形成されており、この凹部ＣＡＶに接続する樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に傾斜部ＳＬＰが形成されている。具体的に、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）は、半導体チップＣＨＰ１の端部に近づくにつれて低くなる傾斜部ＳＬＰが形成されている。この場合、まず、図１８に示すように、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に形成されている傾斜部ＳＬＰに沿って気体（空気）が流れる。そして、傾斜部ＳＬＰに沿って流れてきた気体（空気）が凹部ＣＡＶと半導体チップＣＨＰ１の側面により規定される領域を通過することにより、反時計回りの渦流が発生する。このとき、凹部ＣＡＶと半導体チップＣＨＰ１の側面により規定される領域を通過する前に、予め傾斜部ＳＬＰを有する樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に沿って気体（空気）が流れることにより、反時計回りの渦流が発生しやすくなる。

以上のメカニズムにより、本変形例１における流量センサＦＳ１によれば、半導体チップＣＨＰ１の露出した側面に衝突した気体（空気）の進行方向を、渦を巻く方向に変更することができる。このため、本変形例１によっても、流量検出部ＦＤＵの上方における気体（空気）の流れを乱すことなく、安定的にスムーズにすることができるため、流量検出部ＦＤＵにおける流量検出精度を向上することができる。

このように構成されている本変形例１における流量センサＦＳ１の製造方法は、前記実施の形態１における流量センサＦＳ１の製造方法とほぼ同様である。ただし、本変形例１においては、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に傾斜部ＳＬＰを形成する必要があるため、樹脂封止工程において、上金型ＵＭに挿入される入れ駒の形状が前記実施の形態１と相違する。以下に、本変形例１における樹脂封止工程について説明する。

図１９は、本変形例１における樹脂封止工程を説明する図である。図１９に示すように、本変形例１においては、上金型ＵＭに入れ駒ＩＰＡ２が挿入されている。この入れ駒ＩＰＡ２は、平面視において半導体チップＣＨＰ１よりも大きく、かつ、平面視において半導体チップＣＨＰ１と重ならない領域に突起部ＰＪＮを有している。そして、この入れ駒ＩＰＡ２では、突起部ＰＪＮの外側が傾斜している。このような形状を有する入れ駒ＩＰＡ２を使用することにより、本変形例１では、半導体チップＣＨＰ１の側面に接触する樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に凹部ＣＡＶを形成することができるとともに、半導体チップＣＨＰ１の樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が、半導体チップＣＨＰ１の端部に近づくにつれて低くなるように傾斜部ＳＬＰを設けることができる。

＜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９（ｂ）や図９（ｃ）に示すように、チップ搭載部ＴＡＢ１上に接着材ＡＤＨ１を介して半導体チップＣＨＰ１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とチップ搭載部ＴＡＢ１（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。

図２０は、本変形例２において、樹脂封止前の流量センサＦＳ１の構造を示す平面図である。図２１は、図２０のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図２２は、図２０のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。

図２０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。

具体的に、図２１や図２２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。

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。

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。

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。

このように構成されている本変形例２における流量センサＦＳ１においても、例えば、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示す前記実施の形態１における流量センサＦＳ１と同様の樹脂封止構造を実現することができる。つまり、本変形例２における流量センサＦＳ１においても、樹脂の上面に凹部を設けることができる。この結果、本変形例２においても、樹脂の上面に局所的な凹部を設けることにより反時計回りの渦流を発生させ、これによって、半導体チップの露出した側面に衝突した気体（空気）の進行方向を、９０度異なる半導体チップの上方方向ではなく、渦を巻く方向に変更することができる。このことから、本変形例２における流量センサＦＳ１でも、流量検出部の上方における気体（空気）の流れを乱すことなく、安定的にスムーズにすることができるため、流量検出部における流量検出精度を向上することができる。

（実施の形態２）
前記実施の形態１では、例えば、図９（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。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。

＜実施の形態２における流量センサの実装構成＞
図２３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２３（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２３（ｂ）は、図２３（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、図２３（ｃ）は、図２３（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。特に、図２３（ｂ）は、露出している流量検出部ＦＤＵ上を流れる気体の進行方向と並行する一断面を示しており、図２３（ｂ）において、気体は、例えば、Ｘ軸を左側から右側に向って流れるものとする。

まず、図２３（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、矩形形状をした樹脂ＭＲを含む封止体を有し、樹脂ＭＲからリードＬＤ２が突き出ている。そして、樹脂ＭＲの上面（表面）から半導体チップＣＨＰ１の一部が露出している。特に、半導体チップＣＨＰ１には、流量検出部ＦＤＵと、この流量検出部ＦＤＵを制御する制御部が形成されている。具体的に、半導体チップＣＨＰ１に形成されている流量検出部ＦＤＵは、配線ＷＬ１によって、制御部と電気的に接続されている。この制御部は、図２３（ａ）においては、樹脂ＭＲに覆われているため、図示されていないが、樹脂ＭＲに形成されている凸部ＰＲの内部に配置されている。つまり、本実施の形態２における流量センサＦＳ２においては、流量検出部ＦＤＵと制御部が一体的に形成された半導体チップＣＨＰ１を有し、樹脂ＭＲから流量検出部ＦＤＵが露出する構成をしていることになる。そして、樹脂ＭＲで囲まれた半導体チップＣＨＰ１の３辺に沿って、樹脂ＭＲに凹部ＣＡＶが形成されている。

次に、図２３（ｂ）に示すように、本実施の形態２における流量センサＦＳ２は、チップ搭載部ＴＡＢ１上に接着材ＡＤＨ１を介して半導体チップＣＨＰ１が搭載されていることがわかる。このとき、半導体チップＣＨＰ１の上面（表面、主面）には、流量検出部ＦＤＵが形成されており、この流量検出部ＦＤＵと相対する半導体チップＣＨＰ１の裏面にダイヤフラムＤＦ（薄板部）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。

なお、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。

ここで、図２３（ｂ）に示すように、本実施の形態２における流量センサＦＳ２では、半導体チップＣＨＰ１の側面の一部およびチップ搭載部ＴＡＢ１の一部を覆うように樹脂ＭＲが形成されている。

このとき、本実施の形態２では、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。

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。

さらに、本実施の形態２でも、図２３（ｂ）に示すように、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）が半導体チップＣＨＰ１の上面ＳＵＲ（ＣＨＰ）よりも低くなるように形成されており、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に凹部ＣＡＶが設けられている。したがって、本実施の形態２においても、この凹部ＣＡＶを樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に設けることにより、半導体チップＣＨＰ１の露出した側面に衝突した気体（空気）の進行方向を半導体チップＣＨＰ１の上方方向から逸らすことができるのである。言い換えれば、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に局所的な凹部ＣＡＶを設けることにより反時計回りの渦流を発生させ、これによって、半導体チップＣＨＰ１の露出した側面に衝突した気体（空気）の進行方向を、９０度異なる半導体チップＣＨＰ１の上方方向ではなく、渦を巻く方向に変更することができる。

特に、本実施の形態２では、前記変形例１と同様に、半導体チップＣＨＰ１の側面に接触する樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に凹部ＣＡＶが形成されており、この凹部ＣＡＶに接続する樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に傾斜部ＳＬＰが形成されている。具体的に、樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）は、半導体チップＣＨＰ１の端部に近づくにつれて低くなる傾斜部ＳＬＰが形成されている。したがって、本実施の形態２においても、予め傾斜部ＳＬＰを有する樹脂ＭＲの上面ＳＵＲ（ＭＲ）に沿って気体（空気）が流れることにより、反時計回りの渦流が発生しやすくなる効果が得られる。

以上のことから、本実施の形態２における流量センサＦＳ２においても、流量検出部ＦＤＵの上方における気体（空気）の流れを乱すことなく、安定的にスムーズにすることができるため、流量検出部ＦＤＵにおける流量検出精度を向上することができる。

なお、図２３（ｃ）に示すように、チップ搭載部ＴＡＢ１上に接着材ＡＤＨ１を介して半導体チップＣＨＰ１が搭載されているが、この半導体チップＣＨＰ１の上面に流量検出部ＦＤＵおよび制御部ＣＵが形成されていることがわかる。つまり、本実施の形態２では、半導体チップＣＨＰ１に流量検出部ＦＤＵと制御部ＣＵが一体的に形成されていることがわかる。さらに、半導体チップＣＨＰ１の上面にパッドＰＤが形成されており、このパッドＰＤとリードＬＤ２がワイヤＷによって電気的に接続されている。そして、半導体チップＣＨＰ１の上面に形成されている制御部ＣＵおよびパッドＰＤと、ワイヤＷは、樹脂ＭＲで封止されている。特に、ワイヤＷを確実に樹脂ＭＲで封止するために、制御部ＣＵとワイヤＷを封止する領域に樹脂ＭＲからなる凸部ＰＲが形成されていることがわかる。

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。

上述した前記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（ＣＯ_２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。

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。

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。

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
ＣＡＶ 凹部
ＣＨＰ１ 半導体チップ
ＣＨＰ２ 半導体チップ
ＤＦ ダイヤフラム
ＤＭ ダムバー
ＦＤＵ 流量検出部
ＦＳ１ 流量センサ
ＦＳ２ 流量センサ
ＦＳＰ１ 流量センサ
ＦＳＰ２ 流量センサ
ＨＣＢ ヒータ制御ブリッジ
ＨＲ 発熱抵抗体
ＩＰＡ 入れ駒
ＩＰＡ２ 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
ＰＤ パッド
ＰＤ１ パッド
ＰＤ２ パッド
ＰＤ３ パッド
ＰＪＮ 突起部
ＰＬＴ 板状構造体
ＰＲ 凸部
ＰＳ 電源
Ｑ 気体流量
Ｒ１ 抵抗体
Ｒ２ 抵抗体
Ｒ３ 抵抗体
Ｒ４ 抵抗体
ＲＡ 領域
ＳＤ１ 辺
ＳＤ２ 辺
ＳＤ３ 辺
ＳＬＰ 傾斜部
ＳＰ１ 第１空間
ＳＵＲ（ＣＨＰ） 上面
ＳＵＲ（ＭＲ） 上面
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
Ｗ ワイヤ
Ｗ１ ワイヤ
Ｗ２ ワイヤ
Ｗ３ ワイヤ
ＷＬ１ 配線

Claims (10)

1. 半導体チップと、
   前記半導体チップの上面を露出して、前記半導体チップの一部を覆う樹脂と、を備える流量センサであって、
   前記樹脂の上面には凹部が形成されており、
   前記流量センサの断面には、
   前記凹部の下端よりも前記半導体チップに近い前記樹脂が前記半導体チップの上面よりも低い所定の断面がある流量センサ。
2. 請求項１に記載の流量センサであって、
   前記凹部は前記半導体チップの周辺領域にある流量センサ。
3. 請求項１に記載の流量センサであって、
   前記凹部は、前記半導体チップの側面に沿うように形成されている流量センサ。
4. 請求項１に記載の流量センサであって、
   前記凹部の最下部から前記半導体チップの上面までの前記所定の断面上の距離が、前記半導体チップの上面の端部における前記半導体チップの厚さの１／２以下である流量センサ。
5. 請求項１に記載の流量センサであって、
   前記凹部の最下部から前記半導体チップの上面の端部までの前記所定の断面上の距離が、前記所定の断面における前記半導体チップの上面の幅の１／４以下である流量センサ。
6. 請求項１に記載の流量センサであって、
   前記樹脂の上面は、前記半導体チップの端部に近づくにつれて低くなるように傾斜している流量センサ。
7. 請求項１に記載の流量センサであって、
   前記流量センサは、前記半導体チップを制御する制御チップを有している流量センサ。
8. 請求項７に記載の流量センサであって、
   前記制御チップは前記樹脂に覆われている流量センサ。
9. 請求項１に記載の流量センサであって、
   前記半導体チップには複数の第１パットが形成されており、
   前記半導体チップを搭載し、複数のリードが配置されたチップ搭載部と、
   前記複数のリードと前記複数の第１パッドとをそれぞれ接続する複数の第１ワイヤと、をさらに備え、
   前記複数の第１ワイヤは、前記樹脂に覆われている流量センサ。
10. 請求項８に記載の流量センサであって、
    前記半導体チップには複数の第１パッドが形成されており、
    前記制御チップには複数の第２パッドが形成されており、
    前記半導体チップと、前記制御チップと、を搭載し、複数のリードが配置されたチップ搭載部と、
    前記複数のリードと、前記複数の第１パッドと、をそれぞれ接続する複数の第１ワイヤと、
    前記複数のリードと、前記複数の第２パッドと、をそれぞれ接続する複数の第２ワイヤと、をさらに備え、
    前記複数の第１ワイヤと前記複数の第２ワイヤは、前記樹脂に覆われている流量センサ。

Images